Smig Leonardo Zeevaert

Revista de la

Sociedad Mexicana de Ingeniería Geotécnica, A.C.

Número Especial Junio 2010

In Memoriam Dr. Leonardo Zeevaert Wiechers 1914 - 2010

REVISTA DE LA SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA, A.C.

Mesa Directiva 2009 - 2010 Walter Iván Paniagua Zavala Presidente Alberto Cuevas Rivas Vicepresidente Juan de Dios Alemán Velásquez Tesorero Felipe F. Cancino López Secretario Margarita Puebla Cadena Ricardo E. Ortiz Hermosillo Ricardo R. Padilla Velázquez Carmelino Zea Constantino Vocales

Sociedad Mexicana de Ingeniería Geotécnica, A.C. Junio 2010

SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA, A.C. Índice

MENSAJE EDITORIAL . ........................................................................ 2 SEMBLANZA ...................................................................................... 3 ESQUELAS ........................................................................................ 4 ENTREVISTA A ZEEVAERT . .................................................................. 6 ZEEVAERT y la SMIG .......................................................................... 9 ZEEVAERT EN LA INVESTIGACIÓN . ...................................................... 11 ZEEVAERT EN LA DOCENCIA ............................................................... 13 ZEEVAERT EN LA PRÁCTICA PROFESIONAL .......................................... 14 PUBLICACIONES................................................................................. 15 ARTÍCULO TÉCNICO ............................................................................ 18 TORRE LATINOAMERICANA (Anecdotario) ............................................ 29

Créditos Edición Ricardo E. Ortíz Hermosillo Diseño Editorial José Antonio Guzmán M Coordinación Editorial Juan de Dios Concha Cada artículo y opinión firmados son responsabilidad del autor y no representan necesariamente la opinión de la SMIG 1


EDITORIAL

Dr. Leonardo Zeevaert Wiechers (ca. 2002) Héctor M. Valverde, Walter I. Paniagua y Juan J. Schmitter (de pie y de izquierda a derecha) Hay hombres que luchan un día, y son buenos; Hay otros que luchan un año, y son mejores; Hay quienes luchan muchos años, y son muy buenos; Pero hay los que luchan toda la vida: esos son los imprescindibles Bertolt Brecht La relación entre la Sociedad Mexicana de Ingeniería Geotécnica (SMIG) -antes Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos- y su fundador es indisoluble. Desde 1957, cuando Leonardo Zeevaert Wiechers y un grupo de colegas iniciaron las actividades técnicas y gremiales alrededor de lo que hoy llamamos Ingeniería Geotécnica, su participación fue fundamental en el crecimiento de esta disciplina en nuestro país. Su presencia en foros internacionales, hoy en día es un aliciente para que continuemos con su labor fecunda. Su labor profesional, docente y de investigación está descrita brevemente en esta revista especial, con la que recordamos al Dr. Zeevaert, y con la que la SMIG rinde un pequeño tributo a su memoria. Descanse en paz. Walter Iván Paniagua Zavala Ricardo Enrique Ortiz Hermosillo

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SEMBLANZA Por Jorge Abraham Díaz Rodríguez

Dr. Leonardo Zeevaert Wiechers. Mexicano oriundo del estado de Veracruz, el Dr. Leonardo Zeevaert, nació el 27 de noviembre de 1914. Realizó sus estudios de secundaria en el Colegio Alemán, y sus estudios de preparatoria en la Escuela Nacional Preparatoria (Colegio de San Ildefonso). Ingresó en 1932 a la entonces Escuela Nacional de Ingenieros de la Universidad Nacional de México, en donde obtuvo el título de Ingeniero Civil en 1939. La inquietud por ampliar sus conocimientos le llevó al Instituto Tecnológico de Massachusetts, al que ingresó en 1939 para realizar estudios de posgrado en Ingeniería Civil. En su plan de estudios incluyó la asignatura de Mecánica de Suelos que impartía el Prof. D. W. Taylor, asignatura por la cual después sentiría una poderosa atracción. En 1940 obtuvo el grado de Maestría, con una tesis sobre fotoelasticidad. El conocimiento adquirido en los Estados Unidos lo aplicó en beneficio de nuestro país cuando al regresar ingresó a la Comisión Nacional de Irrigación, además destinó parte de su tiempo a brindar servicios de ingeniero consultor.

En 1942, por recomendación del profesor Taylor, conoció al Prof. Karl Von Terzaghi, con quien tuvo la oportunidad de colaborar en la investigación de la estabilidad de las cortinas de relleno hidráulico del Sistema Hidráulico Necaxa. Para ello pasó tres meses en la oficina del Dr. Terzaghi, en la Universidad de Harvard para realizar la planeación de la investigación y, posteriormente, residió varios más en el sitio de la presa. Esto fue el inicio de una gran amistad entre los doctores Zeevaert y Terzaghi, de la que obtuvo valiosas enseñanzas. Por este motivo, la Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos le pidió hacer la semblanza del Prof. Terzaghi en 1983 con motivo del centenario de su nacimiento. Su constante superación y la relación con el Prof. Terzaghi hicieron que éste lo invitara, en 1947, a colaborar con él en la Universidad de Illinois, en problemas especiales de mecánica de suelos, donde tuvo el nombramiento de investigador visitante. Dos años después obtuvo el grado de Doctor en Filosofía en dicha Universidad con la tesis “Investigación de las propiedades mecánicas de la arcilla lacustre volcánica de la ciudad de México”. Junto con un grupo de destacados especialistas fundó en 1954, la Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos (SMMS), hoy Sociedad Mexicana de Ingeniería Geotécnica (SMIG), de la cual fue su primer presidente, cargo en el que permaneció hasta 1968. Su prestigio internacional fue patente al haberle nombrado la Sociedad Internacional de Mecánica de Suelos, Vicepresidente por Norteamérica, durante el período 1961-1965.

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ESQUELAS

Dr. Leonardo Zeevaert Wiechers, 1914 – 2010.

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ENTREVISTA A ZEEVAERT

Una vida muy bien cimentada*.

*Entrevista realizada al Dr. Leonardo Zeevaert Wiechers por Blanca Ruiz y publicada en el Periódico Reforma el día 22 de julio del 2000. (edición impresa-sección cultural)

Cuando a la mañana siguiente del 28 de julio de 1957, los habitantes de la Ciudad de México se reponían del temblor de 7 grados en la escala de Richter que los había sacudido mientras dormían, en el centro de la ciudad continuaba en pie un edificio que aún tenía olor a nuevo: la Torre Latinoamericana. La cabeza de El Ángel de la Independencia había rodado, otros monumentos y múltiples edificios se destruyeron, pero el rascacielos se mantuvo firme en esa prueba de fuego, como también salió ileso en los terremotos siguientes, especialmente en 1985. Años antes, entre 1947 y 1948, junto a los hombres que trabajaron en sus entrañas, estaba un ingeniero que investigó incansablemente hasta realizar el diseño de la estructura y de la cimentación, para que este edificio de 181.33 metros de altura resistiera todos los embates de la naturaleza. “La naturaleza no puede modificarse, pero hay que conocerla y entenderla, para prever lo que pueda ocasionar y estar preparados”, dice el doctor Leonardo Zeevaert, quien tenía 36 años cuando diseñó el proyecto de cimentación del edificio. Hoy, la Torre Latinoamericana tiene más de medio siglo de vida y representa un monumento emblemático del país, ejemplo de la ingeniería civil en el mundo. Y en su historia está el trabajo de Zeevaert, quien a sus 85 años aún acude casi todos los días a su oficina ubicada en la calle Isabel la Católica. “¿Le molesta el puro?” pregunta, y da una bocanada que se extiende por su despacho. Su afición a los puros viene por la influencia del profesor Karl Terzaghi, en 1943, cuando estuvo con él en Harvard. Las paredes de su oficina contienen los testimonios de una carrera reconocida ampliamente con más de 100 premios, diplomas, medallas de Estados Unidos, Europa y Latinoamérica. 6

“Quédate aquí, por si necesitamos algo”, le dice a su secretaria, quien se sienta a su lado. Los ojos claros de Zeevaert escudriñan a través del humo, escucha las interrogantes con atención y contesta con comentarios breves, no muestra entusiasmo con los recuerdos de la construcción de la Torre Latinoamericana y en sus palabras hacia el mañana, se percibe desesperanza por el futuro de la ingeniería en el país. Pero a pesar de todo, con sus más de ocho décadas, expresa su deseo más ferviente: trabajar. El edificio más alto. Corría el año de 1948 y los capitalinos asistían al encuentro de nuevas construcciones que cambiaban el rostro de la ciudad. Como un faro luminoso, en el centro histórico se proyectaba el primer rascacielos. La compañía de Seguros La Latinoamericana, fundada en 1906, contaba con sus oficinas en la esquina de Madero y Eje Central, pero sus directivos se propusieron levantar el edificio más alto de México y para ello llamaron inicialmente al arquitecto Manuel de la Colina, quien diseñó un inmueble de 27 pisos. Después, el proyecto fue modificado con el diseño arquitectónico de Augusto H. Álvarez y la construcción del ingeniero Adolfo Zeevaert, hermano de Leonardo Zeevaert. Adolfo fue el director y perito de la obra y Leonardo realizó la estructura y cimentación del edificio de 43 pisos y dos sótanos, estructura de acero y torre de televisión de 40 metros de altura sobre la azotea, que tardó más de ocho años en edificarse. En su época, la torre fue criticada porque resultaba una incongruencia urbana ubicarla junto al Templo de San Francisco, que data del Siglo XVI. Actualmente, este templo es restaurado para devolverle su fachada original. Su primer contacto con la Torre Latinoamericana fue por su hermano Adolfo... Yo estudiaba en Illinois, fui invitado por el doctor Karl Terzaghi para colaborar con él en problemas de mécanica


de suelos en la Universidad de Illinois, Adolfo me llamó para pedirme asesoría sobre la cimentación y vine a trabajar en la obra.

La arquitectura se difunde públicamente con libros, exposiciones en museos y galerías, en el caso de la ingeniería, ¿hace falta mayor divulgación?

Estudié la mecánica de suelos para el diseño de la cimentación y la estructura de acero, donde se usó por primera vez el concepto de flexibilidad controlada, estudiando su comportamiento desde el punto de vista dinámico; todas estas investigaciones han permitido la estabilidad de la torre.

Creo que es necesario que se entere el público, sobre todo los inversionistas, cómo es el trabajo de la ingeniería y lo que se tiene que hacer para que no ocurran desastres como la inundación de Chalco, donde las obras estaban mal hechas. Pero en fin, yo no me pongo a criticar al gobierno, la gente ya no es tan tonta como antes y ya razona mejor, sabe distinguir una buena obra de ingeniería.

¿Cuándo acude a la Torre Latinoamericana, aún siente alguna emoción?

¿Cómo percibe la ingeniería en el futuro? Pues siento una gran satisfacción por haber diseñado un edificio que ha resistido a todos los sismos (especialmente los más intensos que se presentaron en 1957 y 1985) me satisfacen las construcciones bien hechas, bien cimentadas en las leyes de la naturaleza. Entre tantas obras que ha construido, ¿por cuáles tiene especial afecto? Todas, hasta por una casita que le he hecho a una persona y que ha funcionado bien y no se ha agrietado, para mí es tan importante hacer una vivienda, que un gran edificio o la Torre Latinoamericana, como el médico que tiene que atender lo mismo un catarro que una enfermedad grave. Una persona que invierte su dinero en construir su casa tiene el mismo valor y respeto para mí que los grandes inversionistas. ¿Cómo ha cambiado la ciudad en los últimos 50 años? Imagínese, el Distrito Federal tenía 850 mil habitantes, y cuando yo estaba en Boston, yo presumía que la Ciudad de México era más grande, porque allí había 650 mil habitantes. Y ahora, ¿cuántos habitantes tenemos? Al crecer la ciudad crecieron sus problemas de comunicación, transporte, delincuencia... ¿Cómo se ha trasformado la relación entre arquitectos e ingenieros? La arquitectura y la ingeniería tienen que ir de la mano... pero hay ingenieros que no aceptan a los arquitectos y viceversa, todavía falta mucho por reunir a los gremios profesionales.

Es muy difícil de pronosticar. ¿Qué elementos se requieren para su desarrollo? Pues ¿qué elementos se necesitan para que la educación sea buena?, ¿qué clase de profesores?, ¿qué clase de directores?, mientras no existan buenos maestros y, especialmente, interés por aprender, la situación será difícil. He visto generaciones de ingenieros muy estudiosos, pero desgraciadamente en la última década ha decrecido mucho el interés; y yo estoy jubilado, ya cumplí más de 65 años en la UNAM. ¿A nivel mundial, la ingeniería mexicana es reconocida? Hasta cierto punto, en algunas cuestiones puede que sí, eso habría que preguntarlo, porque la política no se lleva con la técnica y, generalmente, la política opaca a la técnica, los políticos quieren salir adelante con sus ideas... Al pedirle su opinión sobre la llegada de Vicente Fox a la presidencia, Zeevaert cruza los dedos de ambas manos en señal de suerte. La confianza, dice, viene con los hechos, cuando empiecen los hechos entonces veremos. Cuando no ocupa su tiempo en obras de ingeniería, ¿qué le gusta hacer? Pues me dedico a desarrollar herramientas para la técnica, procedimientos de cálculo, análisis de física. Después de tantos años, ¿cómo es su relación con la física?

¿En qué se diferencia trabajar en esta ciudad o en lugares de Estados Unidos o Europa? Yo he trabajado en muchos países del mundo y siempre se enfrenta un reto en cualquier parte, las situaciones no son iguales y hay que estudiarlas.

Siento que mis relaciones son muy buenas, desde los primeros años casi todos mis proyectos han funcionado bien, la Torre Latinoamericana es una muestra. Un edificio de esa altura que se mantiene firme en un suelo tan malo como la Ciudad de México con sismos y hundimientos.

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¿Cómo es la modernidad en la ingeniería?

¿Tiene buenos cimientos?

La modernidad en la ingeniería es saber más sobre la naturaleza, el ingeniero moderno tiene que saber más del pasado, presente y futuro de la naturaleza, el aspecto del “diseño bonito” es del arquitecto; pero la estabilidad del edificio es responsabilidad del ingeniero, por eso sostengo que el arquitecto y el ingeniero van de la mano.

Creo que sí, porque he hecho deporte toda la vida y hasta de viejo; muchos años hice remo y también me he dedicado a jugar golf, pero ahora a mis 85, casi 86, años ya no puedo jugar.

¿Le formularía una propuesta al nuevo Presidente? Si el presidente me habla y quiere platicar conmigo, con todo gusto, siempre tengo las puertas abiertas, pero eso de ir yo a decirle lo que tiene que hacer, pues me manda por un tubo. Yo no soy promotor político, soy un simple ciudadano que en cuatro paredes ha dedicado su vida a la ciencia. Y se conserva muy bien... Aparentemente la carrocería no está tan mal.

El arquitecto Frank Lloyd Wright tenía alrededor de 73 años cuando proyectó el Museo Guggenheim en Nueva York, ¿qué obra monumental quisiera emprender ahora? Lo que pasa es que no hay trabajo, llevamos un año sin trabajar. Muchos despachos han cerrado, incluyendo contratistas. Todo mundo espera qué va a pasar, nadie se arriesga a hacer inversiones en este momento. El que tenga trabajo que le dé gracias a Dios, porque como siempre pasa, un año antes de las elecciones todo se detiene, hasta que se conoce cuál es la situación, cuáles son las tendencias, y yo estoy al pendiente de todo.

Dr. Leonardo Zeevaert Wiechers

Para vivir más... Respetar las leyes de la naturaleza Hacer deporte No consumir drogas Comer a las horas adecuadas Portarse bien Aprender un oficio 8


ZEEVAERT y la SMIG Por Jorge Orozco Cruz Durante la Tercera Conferencia Internacional de Mecánica de Suelos e Ingeniería de Cimentaciones, celebrada en Zúrich, Suiza, en 1953, en la cual el Dr. Zeevaert actuó como delegado por México, los profesores Karl Terzaghi y D. W. Taylor, le insistieron en establecer un Comité Nacional de Mecánica de Suelos en México, para analizar los interesantes problemas geotécnicos, debidos al difícil subsuelo existente especialmente en la ciudad de México. Posteriormente, en las postrimerías del año de 1954, un grupo de alumnos suyos; Francisco Zamora Millán, Juan José Correa Rachó, Eulalio Juárez Badillo y Enrique Ríos Lazcano, le propuso con gran entusiasmo constituir un Comité Nacional de Mecánica de Suelos y registrarlo en la Sociedad Internacional de Mecánica de Suelos que pudiese, en forma oficial, representar a México en las conferencias internacionales y en otras actividades relacionadas con la profesión. El Dr. Zeevaert confesó en alguna ocasión que, el poco interés y éxito de intentos anteriores para formar la Sociedad, lo mantenían escéptico con respecto al éxito de la empresa, más aún cuando comparaba la actividad del Comité Inglés al cual pertenecía en esa época, y que le permitía tener correspondencia con los distinguidos profesores A.W. Skempton y Alan W. Bishop. Sin embargo, el entusiasmo y firme resolución de los ingenieros civiles antes mencionados, su amistad con ellos y el ingreso al grupo, después de algún

tiempo, de personas altamente calificadas en mecánica de suelos como los ingenieros José Antonio Cuevas y Héctor Calderón, así como el Dr. Nabor Carrillo, Manuel González Flores, Enrique Tamez González, lo animaron y convencieron de la realización de esa meta. El grupo de ingenieros antes citado lo nombró Presidente del llamado Comité Nacional de Mecánica de Suelos; se comunicó lo anterior a la Sociedad Internacional de Mecánica de Suelos y se formalizó el registro con el pago de las cuotas respectivas. Eventualmente, en conjunto con los ingenieros mencionados se decidió que era más conveniente crear la Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos, con carácter oficial. Inmediatamente este entusiasta grupo se dedicó a llevar a cabo las gestiones encaminadas a legalizar y darle vida a la Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos estudiando y analizando los requisitos para pertenecer a la Sociedad y su protocolización, hasta lograr establecer las normas de membrecía, sus categorías y finalmente la formulación de los estatutos de la misma. La labor fue ardua y lenta y les tomó más de dos años, y así el 27 de noviembre de 1957 la Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos, quedó legalmente constituida. Socios Fundadores. Los socios fundadores que firmaron esa Acta y que posteriormente integraron la primera Mesa Directiva de la Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos (SMMS), fueron los siguientes:

• Leonardo Zeevaert Wiechers, Presidente.

• Enrique Ríos Lazcano, Director Administrativo.

• Héctor M. Calderón Hermosa, Vicepresidente.

• Enrique Tamez González, Subdirector Administrativo.

• Juan José Correa Rachó (†), Secretario.

Consejo consultivo:

• Manuel González Flores (†), Tesorero.

• Nabor Carrillo Flores (†)

• Francisco Zamora Millán, Director Técnico.

• José Antonio Cuevas Montes de Oca (†)

• Eulalio Juárez Badillo, Subdirector Técnico. 9


Al legalizar el Acta Constitutiva, se sumaron otros ingenieros interesados en la Mecánica de Suelos y el número de socios se incrementó a doce. En ese mismo año la Sociedad quedó registrada ante la Sociedad Internacional de Mecánica de Suelos, como Comité Nacional de México. Una de las primeras actividades de la recién formada Sociedad presidida por el Dr. Zeevaert fue comisionar al M. C. Francisco Zamora Millán para diseñar un logotipo distintivo y representativo de la Sociedad. El resultado es el diseño actual, el cual contiene un significado arqueológico de los elementos de la naturaleza de acuerdo con los periodos legendarios toltecas. La Sociedad, con el Dr. Zeevaert a la cabeza, para incrementar la membresía de la misma y ser autosuficiente económicamente procedió a dar a conocer sus actividades, principalmente por medio de conferencias. Inicialmente el resultado fue mínimo y poco el interés de los ingenieros jóvenes a pertenecer a la Sociedad. Sin embargo, debido a una labor de fe, entusiasmo y mucho trabajo de estos pioneros y de las generaciones que les siguieron, se logró aumentar el interés por la Mecánica de Suelos así como también el número de socios. Hoy nuestra Sociedad cuenta con cerca de 500 socios y es una Sociedad fuerte e independiente, con un merecidamente ganado alto prestigio internacional. El Dr. Zeevaert colaboró con gran entusiasmo en la organización de diversas e importantes reuniones técnicas, tanto nacionales como internacionales durante la gestión de la primera Mesa Directiva. Destacan, entre otras; la Reunión del Comité No. 18 de la ASTM, en 1958, el Primer Congreso Panamericano de Mecánica de Suelos e Ingeniería de Cimentaciones, en 1959 y la Conferencia sobre Cimientos Profundos, en 1964. La gestión de la Primera Mesa Directiva se extendió hasta el 7 de enero de 1969, fecha en la cual se llevó a cabo una sesión-comida con la asistencia de 56 socios, algunos de ellos acompañados de sus esposas, en el Colegio de Ingenieros Civiles de México. Después de dejar la presidencia de la Primera Mesa Directiva, el Dr. Zeevaert ha continuado trabajando para nuestra Sociedad y representándola dignamente en diversas reuniones técnicas tanto nacionales como internacionales. Fue relator general de la sesión No. 3 sobre Cimentaciones Profundas del VII Congreso Internacional de Mecánica de Suelos e Ingeniería de Cimentaciones, realizada en Moscú en agosto de 1973, e impartió en 1984 la Séptima Conferencia Nabor Carrillo durante los eventos de la XII Reunión Nacional de Mecánica de Suelos en la ciudad de Querétaro.

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Por su larga trayectoria, liderazgo y gran influencia en el campo de la mecánica de suelos, el Dr. Leonardo Zeevaert fue nombrado Miembro del Consejo Consultivo de la Sociedad por votación unánime, durante la Asamblea General Ordinaria del 11 de diciembre de 1969, entregándosele un diploma de reconocimiento al respecto. Asimismo, la Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos, como un sencillo pero merecido homenaje a su fundador y primer presidente editó en 1984 la publicación titulada “Volumen Conmemorativo Leonardo Zeevaert”, que contiene una selección de 29 de sus trabajos más representativos. El prólogo está escrito por el Profesor Gabriel Moreno Pecero quien acertadamente resalta que el doctor Zeevaert ha sido y será un guía para todos los ingenieros dedicados a la Mecánica de Suelos. Otra ocasión significativa en las vidas paralelas del Dr. Zeevaert y la Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos fue en la Asamblea General de Socios del 1º de febrero de 1985, que se llevó a cabo por primera vez en las oficinas de la actual casa sede. Antes de la asamblea, en que se tomó la protesta a la Mesa Directiva 1985-1986, el propio Dr. Leonardo Zeevaert Wiechers, develó una placa con su nombre, con la cual la biblioteca de la Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos lleva, a partir de esa fecha, como un sencillo pero merecido homenaje a la valiosa contribución que ha hecho a la mecánica de suelos, el nombre de uno de nuestros socios más distinguidos y queridos. Es importante resaltar que el Dr. Zeevaert manifestó frecuentemente el deseo de lograr la unión y la participación de todos los socios, así como la conservación del prestigio de la Sociedad, permitiéndose hacer llamados a los asociados para que muestren mayor interés en las actividades gremiales y atención al desarrollo de las labores que en ella se realizan. Definitivamente, la Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos está en gran deuda con el Dr. Zeevaert.


ZEEVAERT EN LA INVESTIGACIÓN

Por Jorge Abraham Díaz Rodríguez

Puede considerarse que su actividad como investigador empezó en 1940, su preocupación por conocer la distribución de esfuerzos bajo las estructuras hizo que un año después publicara su primer trabajo sobre mecánica de suelos titulado “Distribución de esfuerzos en la base de un terraplén”. Una de las aportaciones más importantes del trabajo profesional del Dr. Zeevaert lo constituye la búsqueda de so-

Otra importante aportación se manifiesta desde su tesis doctoral, en la que hizo patente su inquietud por comprender el comportamiento de materiales tan compresibles como los sedimentos lacustres de la ciudad de México. Al respecto desarrolló el concepto de “viscosidad intergranular” para explicar y calcular el fenómeno de consolidación secundaria.

Esfuerzos verticales efectivos antes y durante la excavación de la Torre Latino Americana. luciones y métodos de cálculo para diferentes problemas de cimentaciones tanto para solicitaciones estáticas como sísmicas. En el primer aspecto se pueden mencionar los sistemas de cimentación empleados exitosamente en la ciudad de México, basados en los conceptos de cimentaciones compensadas mediante cajones y cimentaciones compensadas con pilotes de fricción, considerando, en este caso, el efecto de la fricción negativa.

Para el análisis y diseño de excavaciones profundas aportó ideas fundamentales al considerar redes de flujo horizontal para medios estratificados, e investigó el origen del hundimiento regional de la ciudad de México. En lo relativo a la interacción suelo-estructura elaboró su primer trabajo en 1946, cuyas ideas fundamentales ha seguido desarrollando a través del tiempo; éstas las resumió en su libro publicado en 1980.

Modelo reológico para explicar la consolidación primaria y secundaria. 11


Otro tópico de gran interés para el Dr. Zeevaert ha sido el comportamiento sísmico de cimentaciones y estructuras; sus trabajos de 1947 pueden considerarse pioneros en el tema. Su preocupación por realizar mediciones e incorporar esta información en el diseño sísmico de obras de ingeniería lo llevó a proponer la instalación de dos acelerógrafos de tres componentes, uno de los cuales fue colocado a fines de 1961 en la cimentación de la torre Latinoamericana y el otro en el Alameda Central. La trascendencia de la propuesta se constató durante los sismos del 11 y 19 de mayo de 1962, ya que se obtuvo por primera vez en México la información instrumental para el cálculo de los espectros de respuesta del centro de la ciudad de México, y que sirvieron de base para formular el Reglamento para Diseño Sísmico del Distrito Federal. La torre Latinoamericana tuvo un comportamiento dinámico que se calificó excelente durante el sismo de 1957, por lo que el American Institute for Steel Construction otorgó al Dr. Zeevaert un premio especial después del sismo.

En el diseño de la cimentación de la torre Latinoamericana utilizó un método para calcular los períodos de resonancia del subsuelo, cuya aproximación se verificó en el sismo de 1957. Esto le hizo encontrar la forma de obtener los parámetros que requeriría su procedimiento de cálculo, lo que le impulsó a diseñar en 1965 el péndulo de torsión libre.

Este premio fue el primero que se concedió al edificio más alto localizado fuera de los Estados Unidos, cimentado en un subsuelo de condiciones difíciles y sujeto a sismos intensos. En 1986 The International Iron and Steel Institute le otorgó el premio al diseñador de una estructura de acero de 43 pisos que ha resistido cinco sismos de gran intensidad.

Péndulo de torsión libre. Una línea de investigación del Dr. Zeevaert poco conocida es la de la ingeniería de costas. Al respecto ha publicado poco; sin embargo, su participación como consultor en el tema data de muchos años.

Dr. Leonardo Zeevaert y la Torre Latinoamericana.

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ZEEVAERT EN LA DOCENCIA Por Jorge Abraham Díaz Rodríguez Su vasta actividad docente la inició en 1941, fue el primer profesor de mecánica de suelos e ingeniería de cimentaciones en la Facultad de Ingeniería de la UNAM, labor que desempeñó hasta 1974, año en el que lo conocí personalmente y lo invité a colaborar en la Sección de Mecánica de Suelos de la División de Estudios de Posgrado de la Facultad de Ingeniería para que impartiera la asignatura de Cimentaciones, lo que dio origen a la cátedra de Cimentaciones, y a los seminarios de Cimentaciones superficiales y de Cimentaciones profundas, cursos que son sinónimo de excelencia y motivo de orgullo para la DEPFI.

Ha contribuido en la elaboración de otros libros publicados en el extranjero, entre los que destacan: el volumen en honor del Prof. Nathan V. Newmark; el libro en honor del Prof. De Beer y, el más reciente, el Ground Engineer’s Reference Book, editado en Inglaterra.

Su experiencia como profesional y como maestro la resumió en el libro Foundation Engineering for Difficult Subsoil Conditions, del cual su segunda edición (1983) se encuentra agotada. Este libro sirve de texto a los alumnos del posgrado y de libro de consulta en el nivel internacional; el libro ha sido traducido al chino y al polaco. Su segundo libro lo publicó en 1980 con el título: Interacción Suelo-Estructura de Cimentaciones cuyo borrador tuve el honor de revisar. Su tercer libro lleva el título Sismo-geodinámica de la superficie del suelo, en éste resume su vasta experiencia sobre el comportamiento de las edificaciones ante la acción de los sismos de 1985.

En 1994, el Colegio Alemán le otorgó el Premio “Alexander Von Humboldt” y la medalla “Cum Laude” en el área de Ciencia y Tecnología. El Instituto Politécnico Nacional honró al Dr. Zeevaert, al instituir en 1993 la “Conferencia Leonardo Zeevaert”, en la Semana de la Geotecnia.

Como reconocimiento a su labor, en 1986 la Universidad Nacional Autónoma de México lo designó “Profesor Emérito” y en 1989 le otorgó el “Premio Universidad Nacional” en el área de Innovación Tecnológica.

En el aspecto docente, el Dr. Zeevaert ha sido invitado a impartir conferencias y cursos sobre mecánica de suelos e ingeniería sísmica en universidades tanto de los Estados Unidos, Asia, Centro y Sudamérica.

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ZEEVAERT EN LA PRÁCTICA PROFESIONAL Por Jorge Abraham Díaz Rodríguez Si la obra del Dr. Zeevaert como investigador es vasta, más lo es su práctica profesional. Como ya se mencionó, desde el principio de su actividad como ingeniero le llamaron poderosamente la atención los sedimentos lacustres de la ciudad de México, tanto por el interés de adquirir conocimientos sobre el tema, como por la necesidad de incorporarlos en el análisis y diseño de proyectos en los que el factor de seguridad tenía que ser alto. Toda la investigación al respecto y su experiencia la ha aplicado en cada una de sus obras, más de 700, entre las que destacan, el edificio de Seguros La Comercial, la Bolsa de Valores de México, el Banco de Comercio, la Embajada Americana, el Puerto de Liverpool, el Hotel María Isabel, etc. Entre los innumerables proyectos, sin duda su obra más conocida que constituye uno de los símbolos de la ciudad de México y por la que el Dr. Zeevaert siente un gran orgullo y cariño muy particular, es la torre Latinoamericana. Para valorar este magnífico proyecto debe tomarse en cuenta que se realizó hace más de 49 años, cuando el Dr. Zeevaert tenía 36 años de edad. Con un procedimiento de su invención diseñó dos edificios colgantes; el de la Compañía de Seguros Monterrey y el de Celanese Mexicana. Ha sido consultor de empresas privadas tanto nacionales como extranjeras; asimismo, ha desarrollado importantes funciones como asesor de instituciones del gobierno. Ha realizado estudios para la expansión y construcción de fábricas e industrias de equipos pesado, acerías, fábricas de papel y silos. En lo relativo a ingeniería de costas, ha realizado estudios sobre navegación en ríos, acción de oleajes sobre la costa, e hidráulica de lagunas marginales. Para el diseño de un puerto de altura en Acapulco, en la lagu

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na de Tres Palos, realizó importantes estudios sobre la corriente litoral y su acción, y con ello diseñó el canal de entrada. Diseñó el puerto y marina para pequeñas embarcaciones del hotel Las Hadas en Manzanillo, Col., además, de puertos y marinas en el Estero de Punta Banda, Baja California, y en Careyes, Jalisco. Para orgullo del país, los doctores Ignacio Chávez y Leonardo Zeevaert, como reconocimiento a su prestigio internacional y vasta experiencia en sus respectivas áreas, recibieron la distinción de contribuir en 1964 al contenido de la Cápsula del Tiempo que fue enterrada en la sede de la Feria Mundial de Nueva York. A cargo del Dr. Zeevaert estuvo el resumen de la ingeniería desde 1938. Debido a su brillante trayectoria profesional, en 1987, la American Society of Civil Engineers lo invitó a impartir la Twenty-third Terzaghi Lecture, el doctor ha sido el único mexicano que ha recibido esta distinción. La personalidad del Dr. Zeevaert ha dejado una huella indeleble en todos aquellos que han tenido la oportunidad de tratar con él, ya sea como colaboradores en su despacho o como alumnos en la UNAM. La búsqueda de la solución óptima basada en el conocimiento de la física de los problemas, su seriedad en el ejercicio de la ingeniería, el rigor y disciplina que se impone a sí mismo y que comunica y exige a sus colaboradores en beneficio de los usuarios y de la sociedad, ha hecho que en cada proyecto que ha intervenido sea en si una investigación, razón por la cual puede afirmarse que la escuela Zeevaert ha formado a grande número de profesionales de alta calidad para la ingeniería civil en México.


PUBLICACIONES 1939

“Un método sencillo para el cálculo de las estructuras indeterminadas”, Revista Ingeniería, Escuela Nacional de Ingenieros, UNAM, pp. 257-261, México, D.F., julio. “Determinación de las líneas Isopáquicas en Fotoelectricidad”, Revista Ingeniería, Escuela Nacional de Ingenieros, México, D.F., febrero. “Distribución de Esfuerzos en la Base de un Terraplén”, Revista Ingeniería, Escuela Nacional de Ingenieros, UNAM, México, D.F., abril.

1942

“El Uso de los Modelos de Alambre en el Análisis de Estructuras Indeterminadas”, Revista Irrigación en México, Comisión Nacional de Irrigación, Vol. 23, pp. 75-82, México, D.F., mayo-junio. “Flujo de los Materiales de Tierra Anisótropos”, Revista Ingeniería, Escuela Nacional de Ingenieros, UNAM, México, D.F., julio. “Aplicación de la Mecánica de los suelos al estudio de las Excavaciones en Arcillas Saturadas”, Revista Mexicana de Ingeniería y Arquitectura, Asociación de Ingenieros y Arquitectos de México, pp.335-341, México, D.F., nov.-dic.

1943

“Ecuaciones de Condición en las Estructuras Hiperestáticas y su Resolución por Aproximaciones Sucesivas”, Revista Irrigación en México, Comisión Nacional de Irrigación, Saltillo, Coah., México, septiembre.

1944

“Discussion on Application of Soil Mechanics in Designing Building Foundations”, Transactions of the American Society of Civil Engineers (ASCE), Vol. 109, pp. 419-421, New York, N.Y., U.S.A.

1945

“Conceptos y Experimentos Fundamentales que se Aplican al Diseño de Cimentaciones en Arcillas Saturadas”, Revista Irrigación en México, Comisión Nacional de Irrigación, pp. 5-19, México, D.F., oct-nov-dic. “Equilibrio Elástico-Plástico en la Superficie de Contacto entre un Suelo Arcilloso y una Placa Rígida”, Congreso Mexicano de Matemáticas Aplicadas, 1946: Reimpreso en Revista Ingeniería, Escuela Nacional de Ingenieros, UNAM, Vol. XXX, México, D.F., sep-oct 1953 (en inglés).

1946

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1949

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ARTÍCULO TÉCNICO FOUNDATION DESIGN AND BEHAVIOUR OF TOWER LATINO AMERICANA IN MEXICO CITY* LEONARDO ZEEVAERT WICHERS *Géotechnique, The Institution of Civil Engineers, Vol. VIII, No. 3, September 1957, pp. 115-113, London, England

SYNOPSIS The foundation design for the forty-three storey building Tower Latino Americana in Mexico City introduced new and interesting problems in foundation engineering. The paper describes the general philosophy adopted in the design of the foundation of this building. A detailed description of subsoil conditions and mechanical properties of the lacustrine desposits encountered at the site is given.

Le plan de fondation du bâtiment de quarantetrois étages Tour Latino Americana à Mexico a posé de nouveaux et intéressants problèmes de travaux de fondations. Lárticle décrit la philosophie générale suivie pour le plan de fondation de ce bâtiment. On y donne une description détaillée de l´état du sous-sol et des propriétés mécaniques des dépôts lacustres rencontrés sur le chantier.

The ground surface subsidence problem and investigations performed to discover the source of compression of the clay deposits are described, and the way this phenomenon was taken into account when consideration was given to the foundation design.

Le problème dáffaissement de la surface du sol et les recherches faites pour découvrir lórigine de compression des dépôts dárgile y sont décrits, ainsi que la manière dont ce phénomène fut traité lorsque fut considéré le plan de fondation.

Excavations into the lacustrine volcanic clay deposits in Mexico City produce large heave. The author describes the procedure used to excavate to a 13m depth for the foundation structure, and to avoid the heave of the bottom of the excavation and the excessive settlement of adjacent buildings and streets.

Les excavations dans les dépôts lacustres dárgile volvanique á Mexico produisent de fort soulèvement.

Settlement observations are reported –of the building, of the ground surface, and other deepseated strata. Piezometric water-level observations during construction, and afterwards, are also dealt with. Finally, a comparison of observed and computed settlements is given in an attempt to predict the future behaviour of the foundation of the building.

Láuteur décrit la méthode employée pour creuser à 13m de profondeur afin de mettre en place la structure de fondation, en évitant le soulévement du fond de léxcavation et le tassement excessif des bâtiment, de la surface du sol et dáutres couches profondes. On traite aussi des observations piézométrique de niveau déau pendant la construction ainsi quáprès. Enfin, les tassements observés sont comparés aux tassements estimés dans líntention de prédire le comportement futur de ce bâtiment.

18


INTRODUCTION The forty three storey building property, La Latino Americana Seguros de Vida, S.A., (Fig. 1) was constructed in Mexico City at the corner of Madero and San Juan de Letrán opposite the Palace of Fine Arts. The foundation surface occupied by the building is 1,114 sqm. The weight, including the foundation structure and 20% live load, is 23,500 tons; therefore the unit load at the foundation slab elevation is 21.1 tons/ sq.m.

The piles were driven form a preliminary excavation 2.5m deep made in advance to clean the site form old foundations. After the piles were inserted a “Wakefield” type of wood sheet pile was driven in a single operation to a depth of 16m. The wood sheet pile served to create an impervious diaphragm to prevent water entering the excavation. Therefore the water table in the upper pervious deposits was protected from a strong draw down that might have initiated a large settlement of the neighbouring buildings. During excavation to the 8m depth the wood sheet piles were shored from side to side in both the north south and the cast west directions. Thereafter, the foundation beams were constructed in braced trenches excavated to the full depth required for the foundation structure. After the gridiron of beams was completed the panels between beams were excavated one after another, and the foundation slab resting on the piles was constructed. As substitutes for the excavated load, every panel was immediately filled with sand and gravel. After this the foundation was completed and loaded to obtain a reaction on the piles of 12.5tons/sqm, equivalent to about half the weight of the building. The erection of the steel structure then proceeded, and as more load was added the water table was permitted to rise and exert under the foundation slab an equivalent reaction to the additional load.

Fig. 1. Photograph of La Latino Americana building. The building is supported on a rigid reinforced concrete mat foundation resting on 361 concrete piles driven to a depth of 33.5m into a firm sand layer where they act as point bearing piles. The foundation plan and the pile layout are shown in Fig. 2. The depth to the bottom of the foundation slab is 13m below ground surface elevation. The total depth is occupied by two basements and the foundation structure. The foundation and retaining walls have been waterproofed to obtain effective use of the buoyant forces. In order to take care of the ground surface subsidence (typical of Mexico City) as the sidewalk settles away form building on pile foundations, the author recommended a special design that would facilitate the lowering at any time of the ground floor of the building. The floor was divided into panels supported on wood blocks, permitting the panels to be lowered as required. This practice will avoid in the future the necessity to construct steps into the building as the sidewalk subsidence progresses.

Fig. 2. Foundation plan and layout of piles. 19


This procedure was followed until the total load of the building was applied and the water table was restored to its original elevation. Settlement observations and piezometric water levels were carefully observed during the entire process of construction of the foundations, and thereafter. In order to design the foundation of Tower Latino Americana it was necessary to investigate the source of surface subsidence and the index and mechanical properties of the subsoil materials at the site of the building. The results of these investigations are reported in the paper. SUBSOIL CONDITIONS The subsoil condition was investigated form continuous cores of undisturbed samples obtained from a 2.5m depth to a depth of 70m from the ground surface. The samples obtained were 5in.dia. undisturbed samples in the lacustrine clay deposits and 3in.dia. in the clayey sand and silt deposits. The results of the investigation are shown in soil profile, Fig. 3. The stratigraphic column was found as follows: Depth from:

0.0-5.55m

5.55-5.70m

5.70-6.80m 6.80-6.85m 6.85-7.45m 7.45-7.55m 7.55-9.15m

9.15-11.9m 11.9-12.1m 12.1-15.8m 15.8-15.85m 15.85-16.5m 20

Condition: A fill was found of clayey silt and sand with humus. A large content of pottery remains of Aztec origin was encountered in these horizons. The average water content is about 45% A layer of black volcanic ash with silt and little clay. Deposit of light grey plastic fissured silty clay with root holes and high content of calcium carbonates, Caliche Barrilaco. The average water content is about 100% Pumice sand. Grey clayey silt with calcium carbonates. Pumice sand and gravel. Greyish olive-green fissured clayey silt with little calcium carbonates. Average water content about 90%. Becerra sediments. Lacustrine volcanic clay, containing the mineral montmorillonite, diatoms and ostracods. Tacubaya Clay I. Black volcanic ash. Brown and reddish brown lacustrine volcanic clay containing the mineral montmorillonite, diatoms and ostracods. Tacubaya Clay I. Black volcanic ash. Grey clayey silty sand, with root holes and calcium carbonates.

16.5-21.4m

21.4-21.5m 21.5-22.5m 22.5-23.65m 23.65-24.30m 24.30-27.20m

27.20-29.10m

29.10-33.50m

33.50-38.20m

38.20-41.55m

41.55-41.95m

41.95-45.25m

45.25-47.70m

47.70-64.50m 64.50-65.25m 65.25-65.40m 65.40-66.60m 66.60-68.75m 68.75-70.00m

Olive green lacustrine volcanic clay, montmorillonite, diatoms and ostracods with lenses of white volcanic glass at 19.75 and 20.80m depth. Tacubaya Clay II. Brown pumice sand. Grey clayey silt and fine sand with root holes and calcium carbonates “caliche”. Brown and reddish brown volcanic clay. Tacubaya Clay III. Grey clayey silt and fine sand with root holes and calcium carbonates “caliche”. Olive green lacustrine volcanic clay, contains montmorillonite, diatoms and ostracods. Tacubaya Clay IV. Series of lacustrine deposits of volcanic montmorillonitic clay, pumice sand and ostracods sand. Ostracods and öolites very abundant. Extremely pervious deposit in horizontal direction corresponding to Tacubaya Clay V. Olive green lacustrine volcanic clay, containing the mineral montmorillonite, ostracods and some diatoms. Tacubaya Clay V. Series of alluvio lacustrine deposits of andesitic sand, clayey silty sand with little andesitic gravel and pumice, root holes and calcium carbonates in the upper part of the deposit. Tarango Sand I. Olive green lacustrine volcanic montmorillonitic clay, with diatoms, ostracods, sponge spicules, with a black sand lens at 41.20m. Tarango Clay I. Fine sand layer of white clean volcanic glass, wind deposited on the lake. Olive green lacustrine volcanic montmorillonitic clay with white clean volcanic glass lens at 43.50m depth. Tarango Clay I. Same lacustrine clay as above, interbedded with numerous thin lenses of volcanic sand. Tarango Clay I. Series of deposits of sand, clayey silt or silty sand of andesitic origin. Little gravel and pumice grains. Tarango Sand II. Brown lacustrine volcanic clay. Lenses of volcanic sand. Olive green lacustrine volcanic clay. Fine sand of white, clean volcanic glass. Olive green lacustrine volcanic clay.


Fig. 3 shows the water content profile from which may be seen distinctly the lacustrine bentonitic clay deposits. The first lacustrine volcanic clay deposit corresponding to Tacubaya Clay I-V, assumes a high water content that remains practically constant with depth and reaches a height of 350%. Near the sand lenses the water content in the clay drops on account of higher content of coarser grains in the sediments. The large scattering of the water content appears to be because of the transgression and regression of the sediments as the water level in the lake assumed different elevations. This fact may be recognized also by the variation in the Atterberg limits. The liquid limit was encountered as high as 400% and as low as 260% regardless of depth, and the plasticity index between 264% and 110%. The unconfined compressive strength shows a large variation from 0.7-1.4kg/sq.cm.

This variation may be associated with the different salinity of the water in the lake during the process of sedimentation. The minimum value of the unconfined compressive strength varies from 0.7kg/sq.m in the upper part of the deposit to 0.85kg/sq.m at the bottom. From the permeability point of view it is important to notice the sandy and silty layers containing calcium carbonates at depths of 15.85, 21.50, 23.65 and 28m. These horizons define shallow waters in the lake. Particularly important is the series of silt and sand layers with high content of microscopic shells, between 27.20-29.0m deep. All these materials have a permeability from ten to one hundred times larger than the volcanic clay deposit. From geological considerations these layers may be considered continuous since they appear in the same stratigraphic position in the subsoil in many other places in the heart of the city. Therefore, from the hydraulic point of view, for consolidation purposes, they may be considered as drainage surfaces within the clay mass. Compressibility curves for the volcanic high compressible clay deposits are illustrated in Fig. 4. (a). The first hard deposit Tarango Sand I has a variable compaction, its water content varies from 25-70%. The upper part of the deposit, because of cementation with clay and calcium carbonates, has in the in situ state a higher strength; but the strength may be variable in the horizontal direction because of the erratic development of calcium carbonates and clay content. The cohesion may be as large as 0.4kg/sq.cm and the angle of internal friction as high as 36º. The second lacustrine volcanic clay deposit corresponding to Tarango Clay I, has an almost constant water content of about 190% in its entire thickness. Compared with the upper volcanic clay deposit the Atterberg limits are smaller. The silt and very fine sand content is larger and has less content of ostrocod shells and diatoms. The variations in liquid limit are form 260-108%. The unconfined compressive strength assumes minimum values of about 0.9kg/sq.cm in the upper part of the deposit, Fig. 3. Compressibility curves of this volcanic clay are shown in Fig. 4(b).

Fig. 3. Subsoil profile.

The second hard deposit, Tarango Sand II, consists of a series of alluvio-lacustrine strata of sand, silty and clayey silts with gravel and may be considered in a semi-compact state. The compressibility is low. The cohesion is zero for sand and silt stratifications and as large as 0.67kg/sq.cm in the clayey sediments. The angle of internal friction may reach values up to 45º.

21


tigation piezometers were installed at different depths. The horizons selected to install the porous point of the piezometers were the most pervious strata at 48, 34, 28, 21, 16, 12, 8 and 2m depth. The curve marked B in Fig. 3 shows the effective overburden pressure computed with the piezometric pressures encountered, and the curve marked A shows the effective pressures with static hydraulic conditions (as if all piezometric water level elevations would reach the water table found at 1.15m from the ground surface). The curve marked B shows that the effective pressures increased by the drop in piezometric pressures, because of downward water flow. The investigation demonstrates that there is a small drop in the piezometric water levels for piezometers installed at 28m depth or less, but the strong change in the piezomeric levels starts at 34m depth.

Fig. 6. Compression of Tarango Clay I, because of weight of building. Fig. 5. Consolidation properties, Tarango Clay I.

Fig. 4. Compressibility curves. The second lacustrine clay deposit, Tarango Clay II, encountered at 65m depth has a water content of 150%, liquid limit of 153% and plasticity index of 105%. Compressive strengths are as low as 1.65kg/sq.cm. HYDRAULIC CONDITIONS The investigation of the hydraulic conditions in the subsoil is extremely important in relation to the ground surface subsidence of the area in question and the value of the effective overburden pressures in the subsoil. To perform this inves22

The semi-pervious layers at 28m appear to provide sufficient water to maintain, at present, the hydrostatic pressure practically unchanged at this elevation. Therefore, an important downward hydraulic gradient is established only after 28m depth. The seepage forces have increased the effective pressures in the fifth layer of the upper clay deposit Tacubaya and in deposit Tarango Clay I, as shown in Fig. 3. From this investigation it was concluded that the source of ground surface subsidence was mainly the compression of Tacubaya Clay V of the upper volcanic clay deposit and that of the second volcanic clay deposit, Tarango Clay I. Benchmarks 8T48 and 9T34 (see Fig. 9) installed at the site at 48m and 34m depth, respectively, show the quantitative values of the compression of these two clay deposits and of the total ground surface subsidence with respect to benchmark ABN49 installed at 49m depth in the Alameda Park, 280m away from the site, Fig.7.


The location of the benchmarks and reference points used in this investigation are shown in Fig. 8. From observations in the Alameda Park, illustrated in Fig. 9, it will be seen that starting in 1950 the rate of drop in piezometric water pressures has diminished and also the velocity of ground surface subsidence to about half of its value during the period 19491950. This phenomenon may be due to the suppression of part of the deep water supply wells in the central part of Mexico City. FOUNDATION DESIGN The foundation was designed with piles, covering an area of 1,004sq.m on the first hard deposit, Tarango Sand I, Fig. 3. This layer was selected to avoid excessively large negative friction on the piles and the emerging effect of the building from the surface of the ground; in contrast to a design using piles bearing on Tarango Sand II, which would cause the effects referred to aboce to be of an unacceptable magnitude. Furthermore, the piles were more economical with a length to reach the first hard stratum. A safe average load of 1.2kg/sq.cm was assigned to the upper part of Tarango Sand I, taking into account the reduction of pressure because of excavation, the rigidity of the foundation structure and the distributing effect of the supporting sand layer itself. The weight of the building is 2.10kg/sq.cm; therefore, to obtain an increment of pressure in Tarango Clay I that could be taken safely, it was necessary to support with uplift water pressure the balance foundation pressure of 1.0kg/sq.cm. Thus it was decided to place the foundation slab at a depth of 13.0m form the ground surface. The probable settlement caused by the increment of load in the second clay deposit, Tarango Clay I, may be estimated using the following settlement equations, taking into consideration the secondary consolidation: = = = =

1 1 1 1

+ + + +

(1) (1) (1) (1)

2 2 2 2

Primary consolidation: 1 1 1 1

= = = =

= = = =( )( )( (( (( )( )( ( (

1( 1 (( 1 1)(

) )) + ) ( )) + 11 (( )+ + 11 (

1 1 1 1(

) )) )

Secondary consolidation: 2 2 2 2 2 2 2 2

= = = = = = = =

( (( ( ( (( (

In which: (

8

(((

1( 1( 1( 1( = = = = =

− − − − − − − −

2.3 2.3 2.3 2.3

) )) )

) = 1 − 82 ===0 8 1− ))) = = − 822 ===0 =0 =1 1− 2 =0 32 ) = 1 − 32 2 )) = 1 − 32 32 )= =21 1 − − 222 4 2 = 42 4 22 4 = 4 = 4 = 222 4 4

< < < < − − − −

1 1 (2 +1) 1 1 (2 +1) (2 +1) (2 +1) = =0 = ( 2 = =0 = (2 =0 =0 (( 2 2

0< 0< < 0 ) 0< )) )

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+ + + + + + + +

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<1 < 1 < <1 1

2

2 2 2 2

− (2 +1) 2 2 4 − (2 +1) 22 22 4 − − (2 (2 +1) +1) 2 4

1 1 )4 +1 1 1 )4 +1 4 +1 +1 )) 4

4

(1 (1 (1 (1

( 2 +1 ) 2 2

− ( 2 +1 ) 2 2 4 2 2 ) − (( 22 +1 +14 ) 2 2 − − 4 4

The values of mvl, mt, cv and Tva are obtained from consolidation tests. The average values of these mechanical properties and the average increment of pressure are reported in Table 1, Fig. 5. The computed time compression curve of Tarango Clay I for a loading period tc = 0 months is shown as curve A in Fig. 6. However, the rate of settlement is governed by the perimeter friction of the foundation against the upper subsoil deposits and therefore by the speed of settlement corresponding to the ground surface subsidence with respect to the point of the piles resting at 34m depth on the sand layer. Therefore, the rate of loading of deposits Tarango Clay I appears to be mucho smaller than the rate of loading corresponding to the construction period of the building. Calculations made to adjusto the observed settlement of the building with computed settlement demonstrate that the fitting of the observed curve with the computed curve marked B in Fig. 6, requires a loading period close to tc = 84 months. The building will not emerge from the ground surface until the rate of compression of the above mentioned clay deposit is smaller than the rate of ground surface subsidence with respect to the 34m deep sand layer. The plan and corss section of the foundation are shown in Fig. 2. The number of piles used is 361 and, under normal conditions, they carry a load of 33t/pile. Several pile test performed at the site showed the elastic limit working conditions of the pile to be 90t and the maximum load necessary to force the pile into the sand stratum, 120t. However, as the building emerges from the ground surface the compression of Tacubaya Clay V will create a negative friction on the piles because of the relative velocity resulting from the ground surface subsidence and the compression of Tarango Clay I. The total negative friction acting on a pile may be estimated by means of the equation:

( − ) = h (9)h ( − 0) = h ) = shearing (9)0 In which s is the( −unit strength of the remoulded clay 0 (3) (3) (3) (3) along the shaft of the pile. The following approximate value 2 may be assigned = to0 the 8start of shear flow: (10) 3 (4) 2 2 (4) = = (10) 8 8 (4) 3 0 = (4) 3 0 2 0 = ratio of horizontal to vertical effective stress in the clay deposit. = 8 (5) 3 0 = (5) 0 = ratio of horizontal to vertical effective stress in the clay deposit. (5) = angle of internal friction of remoulded clay. ratio of horizontal to vertical effective stress in s = = ratio of horizontal to vertical effective stress in the clay de (5) 0 = = ratio of horizontal to vertical effective stress in the cl 0 s = angle of internal friction of remoulded clay. the clay deposit. s = angle of internal friction of remoulded clay. (6) (6) s = angle of internal friction of remoulded clay. (6) ( − ) = h 0

(6) ) )) )

(7) (7) (7) (7) (8) (8) (8) (8)

= rate of loading, considered constant during loading period tc

23


Therefore, the value of the effective vertical pressure at depth z when negative friction is acting on the pile may be computed by the following expression: =

0

+

1

(12)

The value of po may be expressed by an approximate function of z and knowing the boundary conditions, the value of C1 may be determined.

Fig. 7. General location of building and benchmarks. The vertical effective pressure within a group of piles may be computed by the following equilibrium equation: +

=

0

(11)

In which: =

0 = ( ) = vertical effective pressure in the clay deposit not affected by reduction because of negative friction.

=

= =2.1

0

= 2.1

d = diameter of pile shaft n = number of piles per unit area

Fig. 8. Reference points at the site. 24

0

In the case of Tower Latino Americana, it was found that the centre piles may take an approximate load of 19t/pile because of negative friction, the pile on the sides about 22.5t and the corner piles of the order of 27t. Therefore, when the building emerges from the ground surface the most heavily loaded piles will be those at the corners. However, the total load including the load induced by negative friction is well below the ultimate elastic load of 90t found from pile tests. The earthquake effect increases the load at the edges of the foundation to about 6t/pile. Therefore, the average coefficient of safety against piles point penetration in the sand is of the order of 2 and against elastic behaviour, 1.50. EXCAVATION The foundation design adopted (Fig. 2) called for a deep excavation into the volcanic clay. Current practice in Mexico City for excavations up to 6m depth have shown that heave may be very important depending on stratigraphic conditions. A large heave may be observed when the excavation cuts into the lacustrine volcanic clay deposits. Therefore, in order to perform the excavation required for this building a special design was necessary to ensure the minimum possible heave and disturbance in the clay deposit. On the other hand, it was undesirable to produce a large water table draw down in the neighbourhood of the excavation, because of the very large settlements that would be induced and consequent damage to the street and neighbouring buildings.

Fig. 9. Surface subsidence with respect to ABN49.


In order that the heave of the bottom of the excavation and settlement outside shoulg be unimportant it was theoretically necessary to avoid a large change in the prevailing effective stresses in the clay mass during the excavation process. Following this philosophy a special hydraulic system was designed. An accurate knowledge of the stratigraphical subsoil conditions, as explained before, was imperative in the design of such a system. The area to be excavated was surrounded by a “Wakefield” type wood sheet pile to a depth of 16m. The wood sheet pile upon saturation swelled to form a practically impervious membrane impeding the entrance of water in the excavation and protecting from a strong draw down of the water table in the outside area surrounding the sheet pile. The pressure in the sand layers was maintained by injecting clean water under pressure in the subsoil by means of eight wells placed as shown in Fig. 10. The injection wells were perforated at depths of 12, 16, 21 and 28m to feed water to the sand lenses located at these depths. The water table was maintained in the upper pervious deposits with an absorption ditch provided with absorption wells to a depth of 9m. The piezometric water levels and water table around the excavation could be maintained with a reduction in water levels that was not detrimental to the public utilities and old structures surrounding the building under construction. The heave because of excavation was avoided by producing a strong reduction in the piezometric water levels inside the wood sheet pile to keep effective pressures essentially the same, or greater, as excavation proceeded to a depth of 8m. This practice at the same time produced positive friction in the upper part of the piles previously driven from an excavation 2.5m deep from the ground surface. The above mentioned phenomenon was created using four deep well water pumps installed to a depth of 35m, located as shown in Fig. 10. The water pumps were operated to reduce the piezometric water levels inside the wood sheet pile diaphragm driven 16m deep. The water obtained from the wells in the interior of the sheet piling was injected under pressure in the injection wells in the exterior of the sheet piling. When the hydraulic system, as already described, was

working under normal conditions excavation proceeded form 2.5m to 8m depth. Thereafter, trenches were excavated to construct the foundation beams. The reduction of piezometric water levels during the operation of the hydraulic system described are shown in Fig. 11, for piezometers installed inside and outside the wood sheet pile respectively. The corresponding piezometric water pressures for normal and minimum conditions during the performance of the hydraulic system are plotted in Fig. 12. The total pressures for various steps in the excavation are given in Fig. 13, for one point at the centre of the excavation enclosed by the sheet pile and another point 2m away from the sheet pile in the outside loaded area. From the total pressure, the piezometric water pressure readings have been subrtracted obtaining the effective pressures for the various cases. The effective pressures with excavation to 2.5m depth inside the sheet pile are plotted in Fig. 13 (a), curve marked A. Curve marked B shows the effective vertical pressures with excavation to 8m depth and the maximum reduction of the inside group of poezometric levels as obtained while the interior hydraulic systems was working. Outside the sheet pile the effective pressures are shown in Fig. 13 (b). Curve marked A shows the effective pressures with the 2.5m deep excavation inside the sheet pile and curve marked B with the excavation inside sheet pile to 8m depth and injection wells working outside sheet pile. In both cases of curves B, Fig. 13, the absorption ditch and absorption wells were working and represent the minimum piezometric water pressure conditions observed inside and outside the sheet pile during excavation respectively. The application of the hydraulic system turned out to be a success, since the settlement of the ground surface outside the sheet pile caused by the deep seated compression of the clay deposits, Fig. 13 (b), did not affect the neighbouring buildings or public utilities. The upheaval of the bottom of the excavation did not take place since, during the excavation period, the upper part of the clay deposit was under an average increment of pressure of about 0.4kg/sq.cm, Fig. 13 (a), which introduced a positive friction load on the piles.

25


Fig. 10. Hydraulic system layout. After the hydraulic system was suspended, Fig. 11, the pumping and injection wells were sealed with cement to re-establish hydraulic initial conditions. In order to provide means to correct any tilting of the building because of the non homogeneity in the compressibility of the volcanic clay deposits, injection wells were designed at the four corners of the foundation. At any one of these wells the pressure could be raised or lowered if necessary to produce an important difference in uplift water pressure at the corners of the building. Therefore, a counteracting tilting moment can be introduced that may help to force the building back to its vertical position. This hydraulic system has not been in use, however, since the building has not shown any sign of tilting. The deep foundation design undoubtedly has contributed very effectively in absorbing any difference in compressibility properties of the volcanic clay deposit, Tarango Clay I, consolidating under the load of the building.

When excavation proceeded in 1949 the benchmarks at the site showed the following average settlements with respect to ABN49: P8

27.3cm/year

Sanborn´s sidewalk

9T34

15.6cm/year

at the site

8T48

6.5cm/year

at the site

SETTLEMENT OBSERVATIONS Settlement and piezometric observations have been carefully carried on by the engineering staff of La Latino Americana since the beginning of construction. The most representative observations are reported in Figs 14 and 15 taken with reference to a fixed benchmark, ABN49, established in the Alameda Park at a depth of 49m. 26

Fig. 11. Piezometric water levels during excavation.


Fig. 13. Vertical effective pressures before and during excavation.

Fig. 12. Piezometric water pressures during excavation. Therefore, the added compression of Tacubaya Clay V and Tarango Clay I at the site was 20.8cm/year, the compression of Tarango Clay I, 9.1cm/year and the compression of Tacubaya Clay V, 11.7cm/year. During excavation and because of load relief in Tarango Clay I the compression of this deposit stopped from November 1949 to November 1950 until the load of the building was large enough to start again the compression of this layer (Figs. 14 and 15), thus showing that at present Tarango Clay I is consolidating because of the load of the building. The rate of consolidation is governed by the rate of the ground surface subsidence. The positive friction acting against the foundation walls and piles holds the building against a faster settlement. This condition may continue until the rate of consolidation of Tarango Clay I is samller than the rate of ground surface subsidence with respect to the 34m sand layer when the positive friction will turn into negative friction.

Fig. 14. Settlement observations. 27


The settlement of benchmark 9T34 at the site compared with the columns of the building is shown in Fig. 14, demonstrating that there has been no penetration of the piles in the so called hard layer Tarango Sand I at 34m depth. The above mentioned philosophy assumed during design concerning the behaviour of this foundation is therefore confirmed.

is this area. The settlement curve P-17 of Guardiola Building, Fig. 15, may be taken as the approximate origin for the additional compression of the Tarango Clay I deposit under the load of Tower Latino Americana, as shown in Fig. 16. CONCLUSIONS The foundation of Tower Latino Americana is behaving as predicted by the investigation of the foundation design. The rate of settlement of the building has been uniform and at present is essentially the same as that of the ground surface subsidence observed by reference point P8. From Fig. 16 it can be seen that from December 1950 to February 1953 the clay deposit supporting the building did not compress, although practically all the load of the building had been applied. The settlement is parallel to Guardiola Building on piles. After February 1953, the Tarango Clay I deposit started to compress on account of the load of the building that was gradually transferred to the point of the piles as the foundation was permitted to settle because of the compression of the upper clay deposits.

Fig. 15. Settlement observations. Figs. 14 and 15 show the settlement of other reference points with respect to ABN49 fixed benchmark. It may be noticed that in general the area surrounding the building has had a fairly uniform surface subsidence. A reference point P11 on the Palace of Fine Arts with weight of 1.2kg/sq.cm (Fig. 9) shows that this building is not settling any more with respect to the Alameda Park unloaded areas. However, the area west of San Juan de Letrán comprising the Alameda Park and Palace of Fine Arts is settling with respect to the La Traza area east of San Juan de Letrán. The clay deposit under La Traza area, heavily loaded since the 16th century, is less compressible than those outside. This fact may be observed in Figs. 9 and 14 from surface reference points P8 and ABN3. Building Guardiola across the street is a twelve storey building constructed in 1940 on 1,156 wood piles with an average load of 7tons/pile. The foundation and basement are placed in an 11m deep excavation; therefore, it may be considered that the movement of Guardiola Building with respect to ABN49 benchmark, as well as the movement of this building relative to the ground surface, may be considered representative of the ground surface subsidence phenomenon and of the normal compression of Tarango Clay I 28

Fig. 16. Predictions for future settlement. An attempt to estimate the future net settlement of the building is shown in Fig. 16, using computed settlement curves from Fig. 6, for loading periods tc = 0 and tc = 84 months. The origin of compression of the lower clay deposit Tarango Clay I was taken approximately in February 1953. The observed settlement lies between the computed curves. Therefore, the lower clay deposit supporting the building still has


to compress theoretically, in 6 years, an estimated value of 12cm. On the other hand, extrapolation appears to indicate that the building will start to emerge slightly form the ground surface within the next 2 years. However, although in the future the building may emerge from the ground surface because of the ground surface subsidence produced by the compression of Tacubaya Clay V, the ground floor resting on movable supports may be lowered as required to follow the sidewalks al the building. Provisions in Mexico City are under way to reduce the rate of fall of the piezometric water levels. One item has been to stop pumping from water wells in the heart of the city. The effect may be already noticed by observations made at the Central Park and also at the building site. Another item has been to drill absorption wells in open areas to inject clean water. However, this measure is still in observation. Apparently in some places wells have not been properly sealed in the upper part of the clay deposit; thus they serve also to drain the upper part of this deposit above the 28m depth. This practice, if continued, may create a strong reduction of piezometric water levels in the upper part of the clay deposits and consequently a large compression of them. Already this facto ahs been observed by the Author in several places adjoining injection wells. At the site of Tower Latino Americana the drop is noticeable already in the 28m deep piezometer. The maximum limiting condition would be when piezometric water levels in piezometer 9P34 have dropped to a depth of 33m and at a rate of 0.54m/year shown by this piezometer. This may take place within the next 30 years. Observations plotted in Figs. 14 and 15 show that with respect to the Alameda Park benchmark ABN49 the rate of settlement taking place in the last 2 years has had the following value:

Ground surface Tarango Sand I Tarango Sand II

P8 Guardiola 8T48

12.9cm/year 9.7cm/year 2.4cm/year

Therefore, the compression of Tacubaya Clay V is at present only 3.2cm/year and Tarango Clay I is compressing at the rate of 7.3cm/year.

Assuming that conditions will remain as they are observed to day, then in the next 30 years the building may emerge form the ground surface roughly 100cm, On the other hand, it will be seen from settlement observations since 1949, that there is the tendency to reduce the rate of drop in the piezometric water levels and correspondingly the rate of compression of the high compressibly volcanic clay deposits (Figs. 14 and 15). If this favourable situation continues, then the differential settlement between building and ground surface will be smaller than the above mentioned estimated value. AKNOWLEDGMENTS The pile driving, excavation and construction of the foundation was under the direction of Mr. Adolfo Zeevaert, Civil Engineer, Chief Engineer of La Latino Americana. The consulting engineering during construction, design of the foundation structure and the soil mechanics investigation were performed by the Author. The Author wishes to extend his appreciation to his co-workers: Mr. H. Vogel, Civil Engineer for laboratory work; to Mr. Heriberto Izquierdo, Civil Engineer, who was directly in charge of the calculation of the foundation structure; to Mr. Jaime de la Peza for preparation of figures and computations included in this Paper; and to the staff of the engineering department of La Latino Americana for careful settlement and piezometric water level observations. Without this information the behaviour of the foundations of the building could not have been estimated and controlled during construction. The Author wishes also to extend his appreciation to the Life Insurance Company, La Latino Americana, for all the efforts this company made toward the solution of this interesting foundation problem, even though the early investigations appeared to be only academic value.Buisman, A.S.K., 1941. “Grondmechanica” (“Ground mechanics”). Waltman, Delft.

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30

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TORRE LATINOAMERICANA* (Anecdotario)

*Esta sección se basa en las siguientes referencias: Karina Velasco. “Cumple 50 años la Torre Latinoamericana, obra ejemplar de la ingeniería mexicana e icono de la capital por décadas”. Periódico la Crónica de Hoy, 29 de Abril 2006. (http://www.cronica.com.mx/nota.php?idc=238562) zeevwolff. “Construcción de la Torre Latinoamericana”. Página electrónica, June 16th 2006. (http://www.zeevwolff.tripod.com/TorreLatinoamerican/)

Construcción de la Torre Latinoamericana.

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Boceto de la torre Latinoamericana. La construcción estuvo a cargo del arquitecto Augusto Álvarez y de los ingenieros Leonardo y Adolfo Zeevaert, mexicanos los tres. Tuvieron la consultoría de Dr. Nathan Newmark, científico de amplia experiencia.

Adolfo Ernesto Zeevaert Wiechers (1920-2003) 32

La Latino tiene estructura de acero y las losas de los entrepisos son de concreto reforzado. Si se toma en cuenta el peculiar subsuelo de la ciudad (arcilla saturada de alta compresibilidad) y que la torre se ubica en una zona de alta sismisidad, su construcción representó todo un reto para la ingeniería civil mexicana.

Leonardo Zeevaert Wiechers (1914-2010)


A poco más de un año de su apertura, el edificio pasó su primera prueba de fuego al salir sin daños importantes del sismo de 1957, cuando se cayó el Ángel de la Independencia. Otra prueba, más severa, ocurrió en 1985. Cuenta Fernando Amerlinck, el director de la inmobiliaria que administra La Latino, que aquel día de septiembre, Adolfo Zeevaert ya estaba en su despacho del piso 25 cuando el suelo empezó a moverse. A través de los ventanales de la cara surponiente el ingeniero pudo observar cómo se derrumbaban algunos edificios del Eje Central y por la fachada norte constató los daños en Tlatelolco. El Centro se vio envuelto en una nube de polvo. La torre, sin embargo, no sufrió daños. Se revisaron los remaches de las juntas de la estructura y de los dos mil remaches revisados ninguno presentó defecto.

Durante varios años La Latino tuvo un alto porcentaje de ocupación. En este sitio tenían sus oficinas compañías de seguros, bancos, estaciones de radio, empresas farmacéuticas, dependencias del INBA y algunos personajes de la vida pública, como Alfonso Gaona, el empresario de la Plaza México. Pero con el tiempo, los negocios se han desplazado hacia el Paseo de la Reforma, Insurgentes Sur y Polanco. En cuanto a los galardones que ha recibido La Latino está el premio de la Asociación Americana de Construcción e Ingeniería, como el edificio más alto que ha soportado una enorme fuerza sísmica (sismo de 1957).

SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA, A. C. VALLE DE BRAVO No. 19, Col. VERGEL DE COYOACÁN c. p. 14340, MÉXICO, D. F. Tel. 5677-3730 Fax 5679-3676 www.smms.org.mx

[email protected]

Smig Leonardo Zeevaert

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