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CAPÍTULO II: MAQUINARIA PARA LA EXCAVACION DE CIMENTACIONES…………..
5. MAQUINARIA PARA LA EXCAVACION
5.1 RETROEXCAVADORA…………………………………………………………………..
5.2 EXCAVADORA…………………………………………………………………………….
5.3 BULLDOZER……………………………………………………………………………....
5.4 CARGADOR FRONTAL…………………………………………………………………..
CAPÍTULO III: INFORME DE VISITA A OBRA…………………………………………………
CONCLUCIONES…………………………………………………………………………………..
2 EXCAVACIONES, MAQUINARIA PARA CIMENTACIONES
Introducción
Como primer paso en la construcción de cimentaciones, se encuentra la excavación del
suelo o roca que yace bajo la superficie y por encima del nivel de dicha cimentación. Por lo
tanto las excavaciones tienen como función preparar el terreno para la futura construcción
del sistema de cimentación propuesto. Generalmente el proceso constructivo y método de
excavación son elegidos por el Ingeniero Contratista, aunque en algunos casos se
recomienda directamente por el diseñador.
3 EXCAVACIONES, MAQUINARIA PARA CIMENTACIONES
EXCAVACIONES
Excavaciones sin Apuntalar
Estas excavaciones son de poca profundidad y en lugar de sostener el material circundante con elementos externos, se sostiene por medio de taludes diseñados en la misma excavación. Los taludes deben ser diseñados con todas las normas que rigen la estabilidad de taludes. La excavación se realiza generalmente con máquina, puesto que es común encontrar anchos considerables y grandes volúmenes de material a mover.
Excavación sin Apuntalar Proceso de Excavación Perfeccionamiento del Talud
Excavaciones Apuntaladas
Generalidades
Cada uno de los tipos de excavación (Profundas y Poco Profundas) tiene un método de
apuntalamiento, por esta razón se considera que un buen método es aquel que reduce al
máximo las deformaciones y protege lo mejor posible las construcciones y estructuras
vecinas a la excavación e inclusive el interior de la misma excavación.
Son consideradas excavaciones Poco Profundas, aquellas que se encuentran entre 1 y 5
m, por lo tanto las Profundas son aquellas mayores de 5 m.
El apuntalamiento consiste en sostener el material adyacente a la excavación con el fin de
reducir al máximo los efectos inevitables que una intervención de este tipo conlleva. Estos
efectos se producen debido al cambio de esfuerzo en el suelo y comúnmente se presentan
en forma de hundimientos y deformaciones.
Excavación Apuntalada con Excavación Apuntalada con Excavación Apuntalada con vigas
Anillos de Cemento. Vigas Metálicas. Metálicas.
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Puntales desarmados
Dentro de las funciones del Ingeniero se encuentra la de estar completamente familiarizado con los métodos y procesos utilizados en las excavaciones y apuntalamientos con el fin de evitar errores que pueden ser desastrosos. Una de las recomendaciones que se hace comúnmente en cuanto al apuntalamiento es la de pre esforzar cada puntal durante su colocación.
ANIAMCION DE PREESFUERZO
El método de pre esforzar los puntales consiste en colocar con anterioridad al puntal definitivo dos puntales auxiliares equipados con gatos hidráulicos encargados de separar los largueros, para luego insertar y acuñar el puntal definitivo. Una vez colocado este, se retiran los gatos y puntales auxiliares transmitiéndole esfuerzos de varias toneladas al
puntal definitivo.
EXCAVACIONES APUNTALADAS
PROCESO CONSTRUCTIVO EXCAVACIONES POCO PROFUNDAS
Debido a condiciones de linderos y reducción en las áreas de trabajo para las construcciones, es común encontrar frentes de excavaciones verticales en los cuales es recomendable apuntalar. En el caso de excavaciones poco profundas se utilizan tablones alrededor de la excavación unidos por medio de vigas perimetrales denominadas largueros soportadas entre ellas por los puntales. Estos puntales pueden ser metálicos, en madera o inclusive si la excavación es muy ancha se utilizan cerchas.
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Excavación Apuntalada con Madera Excavación Apuntalada con Cerchas Metálicas
Cerchas Metálicas con Puntales Cercha Metálica como modo de Apuntalamiento
PROCESO CONSTRUCTIVO EXCAVACIONES PROFUNDAS
Para este caso, es común la utilización de las tablestacas, pilotes metálicos en forma de "H" e inclusive muros pantalla en concreto. El proceso más común en estos casos es el de hincar las tablestacas y trabarlas para luego retirar el material del interior. A medida que se va profundizando, se van colocando los largueros y puntales.
En el caso de utilizar pilotes, el procedimiento es el mismo y la diferencia radica en que una vez retirado el material del área de los pilotes se colocan tablas acuñadas entre ellos para luego ubicar los largueros y puntales.
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Muro pantalla apuntalado con cerchas metálicas Excavación Apuntalada con Madera
En el caso de los muros pantalla, el procedimiento a seguir consiste en la excavación y lleno con bentonita, donde luego se va vaciando el concreto (TREMIE) por medio de un tubo en la parte inferior de la excavación. Cuando el concreto comienza a entrar, la bentonita comienza a salir y puede ser captada nuevamente o reutilizada en una excavación siguiente.
Equipo utilizado para la excavación de muros pantalla
CALZADURAS
La calzadura es un elemento que soporta carga vertical directamente y lo transmite a un estado
inferior del suelo. El término lo hemos generalizado para otro tipo de funciones y lo empleamos
indistintamente para aquellas obras que se realizan con algunos de los propósitos siguientes:
a) Para consolidar la cimentación de una estructura existente. Tal es el caso de una estructura
que ha sufrido asentamientos. Este caso es frecuente en edificaciones de valor arquitectónico o
histórico que por estar cimentadas sobre terrenos que se consolidaron con el tiempo han sufrido
asentamientos que comprometen su estabilidad y se requiere nivelar la estructura y detener los
asentamientos.
b) Para darle mayor capacidad portante a la cimentación y podía requerirse buscar un estrato de
suelo más resistente a mayor profundidad o reforzar la misma cimentación ampliándola.
c) Para protección de la propiedad vecina – edificaciones o taludes – cuando se va a realizar
excavaciones cercanas. En este contexto las obras de calzadura tienen carácter temporal ya que
su función de contención o confinamiento será asumida definitivamente por la nueva construcción
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TRABAJO Y DISEÑO DE LA CALZADURA
Es recomendable que antes de emprender trabajos de calzadura se analice el problema en la luz
de las condiciones esperadas del suelo, de las características y ubicación de las edificaciones
vecinas etc. Y se prepare un plano de calzadura y recomendaciones constructivas.
Las cargas sobre la calzadura-empuje lateral y cargas verticales-en cada uno de los puntos de
excavación deberán ser evaluadas en función a las características del suelo, su contenido de
humedad y la cercanía de cimentaciones existentes.
Conocimiento del suelo. Tanto para el diseño como para la ejecución de la calzadura es
indispensable que se tenga conocimiento de las características del suelo, y estar atento a cualquier
variación de éstas. En particular bolsones de arena.
Planificación. Planificar el proceso de excavación-calzadura-apuntamiento y de construcción de
las obras definitivas de manera que sea un proceso secuencial lo más rápido posible.
Apuntalamiento. La calzadura, en particular en los frentes bajo o cercano a edificaciones
existentes, debe apuntalarse. Considerar que la capacidad de la calzadura-pantalla de concreto
simple-como muro de contención es limitada.
El apuntalamiento es esencial sobre todo cuando tenemos edificaciones vecinas ya sea que éstas
estén al borde de la excavación o estén más retiradas, caso más peligroso porque la calzadura no
cuenta con el beneficio de la carga vertical y trabajará solamente como pantalla con el empuje
adicional del bulbo de presiones de la cimentación del edificio. Las recomendaciones de
apuntalamiento deben ser parte del diseño de la calzadura. La carga de diseño de los puntales
debe ser estimada conservadoramente.
El empleo de apuntalamiento no sólo da seguridad a la calzadura sino que también puede reducir
el costo sustancialmente al permitir espesores menores de calzaduras. En excavaciones profundas
la longitud de los puntales de la calzadura deberá llegar a ser considerable; las indicaciones se
evaluaran la conveniencia del empleo de puntales robustos versus el empleo de puntales delgados
a la luz de las necesidades de arriostre de éstos y las dificultades de obra.
Monitoreo. El proceso de excavación y calzadura requiere de un monitor permanente para
detectar: desplazamientos, asentamiento – mediante control topográfico permanente – aparición de
grietas de tensión o grietas en las edificaciones vecinas.
A continuación se tienen las siguientes figuras:
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PROCEDIMEINTO DE TRABAJO
Es usual que los problemas con las edificaciones vecinas sean causados por las deformaciones
laterales de la calzadura o por los asentamientos diferenciales.
En los últimos años, en los que la confianza hacia las nuevas construcciones ha disminuido, debido
a los accidentes ocurridos en algunas obras, el utilizar calzaduras en la construcción de muros de
sótanos ha ocasionado problemas con terceros ya que se invade la propiedad vecina. En el Perú,
desde el inicio de los años 90, se utiliza muros de concreto armado que, al principio, sirven como
elementos de contención en la etapa de la excavación, soportando los empujes del suelo mediante
tensores y/o anclajes potenzados. Este elemento de contención es el muro perimétrico del
proyecto, lo que no genera un costo adicional. Este tipo de muros son llamados “muros excavados
con anclajes o muros pantalla”.
La calzadura es un elemento que soporta carga vertical directamente y lo transmite a un estado
inferior del suelo. El término lo hemos generalizado para otro tipo de funciones y lo empleamos
indistintamente para aquellas obras que se realizan con algunos de los propósitos siguientes:
Al terminar de construir una primera fila de muro, se pasa a repetir el proceso en una segunda fila.
Los paños son normalmente de 3m de altura por 4.5m o 5.0m de largo con refuerzos verticales y
horizontales que sobresalen hacia abajo y hacia los costados, aproximadamente 50cm. Esto se
hace con la finalidad de hacer el empalme con el futuro paño adyacente y luego con el paño de la
fila inferior.
Fig. 1: Foto donde se indica la colocación de refuerzo para futuros empalmes.
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Cuando hay una edificación al costado con cimentaciones superficiales lo recomendable es hacer
la primera fila del muro con longitudes de paños de hasta 2.5m. Esto se recomienda ya que la
cimentación del edificio existente no se está calzando y puede desestabilizarse si se quita 5m de
terreno.
Los anclajes pueden ser temporales o permanentes. Los anclajes temporales trabajan hasta que
son sustituidos por estructuras permanentes, en el caso de una excavación de varios sótanos, el
sostenimiento temporal se realiza con anclajes, hasta que son sustituidos por las losas de
entrepiso.
Los anclajes permanentes trabajan durante toda la vida útil del proyecto, por lo que se
dimensionará con mayores coeficientes de seguridad y los niveles de protección serán mayores.
Los espesores recomendados para los muros anclados, construidos en un buen suelo, como el de
cusco, y para alturas normales de piso a piso son:
N° de Sótanos Espesor de muro (cm)
2 o 3 30
4 40
5 o 6 45
7 u 8 50 o 55
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PARA CONSOLIDAR LA CIMENTACIÓN DE UNA ESTRUCTURA
Las calzaduras son estructuras provisionales que se diseñan y construyen para sostener las
cimentaciones vecinas y el suelo de la pared expuesta, producto de las excavaciones efectuadas.
Tienen por función prevenir las fallas por inestabilidad o asentamiento excesivo y mantener la
integridad del terreno colindante y de las obras existentes en él, hasta que entren en
funcionamiento las obras de calzadura y/o sostenimiento definitivas.
También podríamos decir que es un tipo de muro de contención de gravedad, que se construye por
tramos, en forma escalonada siguiendo los principios Mampostería, Su aplicación dependerá del
tipo de terreno, ya que no se puede construir libremente sobre cualquier suelo, hay que tener en
cuenta la resistencia, cohesión, empuje activo del suelo, por lo tanto El INGENIERO RESIDENTE
a cargo de la Obra, deberá contar con un Estudio General de Mecánica de Suelos, y así contar con
una información precisa acerca de la clasificación del mismo en cada uno de sus estratos
encontrados. En el Perú, sobre todo en Lima gracias al buen suelo con que se cuenta se suele
realizar calzaduras de 10-15 mts de profundidad, sin embargo lo recomendable es no exceder de
los 6mts.
Calzadura desencofrada
12 EXCAVACIONES, MAQUINARIA PARA CIMENTACIONES
Consideraciones a tomar en cuenta:
Como en toda obra se realizará la excavación masiva de la zona que corresponderá a los sótanos;
al pie del muro se deben excavar piques de ancho variable que puede ser de 1m a 1.5 metro de
ancho, esto dependerá de la consistencia del terreno.
Los piques (huecos) se deberán de excavar alternadamente, de forma que quede 2 piques sin
excavar (2.5 m aprox.) entre pique y pique sin excavar.
La calzadura debe realizarse lo más rápido, por ello es que luego de terminado los piques se debe
de encofrar y luego el vaciado del concreto.
El vaciado de concreto se realizara del mismo orden como se realizaron los piques, ose de manera
alternada
Vista General de la Calzadura
Y algo muy importante que la calzadura se realiza por niveles, por eso es que no se puede realizar
piques que corresponda al nivel inferior mientras no se haya completado la calzadura superior.
Entre una calzadura superior e inferior debe de existir un desfase de medio paño (algo similar a lo
que se realiza en mampostería), con la finalidad de brindar trabazón entre bloques y conforme se
incremente la altura (profundidad) de la calzadura también tendrá que aumentar el ancho de la
base del calzado, por lo cual a mayor altura nos iremos introduciendo mas en el terreno vecino, por
ellos es que se debe ser muy cuidadoso en este proceso de calzado pues un mínimo error puede
provocar graves accidentes en la obra como el colapso de la edificación vecina.
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DRENAJE
Drenaje Superficial: Se asegurará el flujo de las aguas superficiales hacia las estructuras de
drenaje mediante la disposición de pendientes adecuadas que eviten el encharcamiento o
represamiento de éstas. Este flujo se encauzará sobre la superficie mediante quiebres o cunetas,
elaboradas con adoquines, o cunetas de concreto ya sean vaciadas o prefabricadas
Drenaje Subterráneo: Se garantizará que el nivel freático esté al menos 400 mm. (40 cm) por debajo de la superficie final del pavimento. Se construirán filtros transversales en la parte más baja. Sistema de drenaje: El sistema de drenaje permite la circulación de las aguas estancadas en el terreno, a causa de las depresiones topográficas y controla la acumulación de sales en el suelo, ya que esto puede disminuir la productividad. Si en un terreno no se instala un sistema de este, cuando ocurran estos fenómenos topográficos el agua estancada provocara daños graves a la agricultura. Ahora bien existen otros orígenes de estas aguas como es por la elevación de las aguas subterráneas, a causa del riego en exceso, o, por la elevación de las aguas del rio, otra causa es por el escurrimiento superficial y por la precipitación en el área. El sistema de drenaje conduce las aguas apozadas a otra parte por medio de tuberías o de una red de canales, es importante tener en cuenta que debemos llevar una limpieza periódica en este sistema, debemos eliminar el fango y malezas los cuales podrían ocasionar que la eficiencia del sistema se pierda y tenga problemas.
El sistema de drenaje esta compuestos de varios elementos, los más importantes son:
Estaciones de bombeo: cuando el agua estancada no se pueda extraer fácilmente Obras de control de la erosión en el fondo de los canales Canales de campos Canales secundarios y principales, estos son muy profundos Obras de protección de los márgenes de los canales
Drenajes – Construcción: Drenaje, en el campo de la geología, es todo medio por el cual fluye el agua que está contenida en una zona, por medio de la superficie o de infiltraciones en el terreno. El termino drenaje, cloacas o red de saneamiento, se emplea en la ingeniería y el urbanismo, para designar al sistema de tuberías, sumideros o trampas y todas sus conexiones, que se utilizan para el desalojo de líquidos, por lo general pluviales, en una población determinada. Existen distintos tipos de drenaje, entre los que se encuentran los siguientes:
Drenaje sanitario: Llamado drenaje del baño sanitario, pues este es el que se encarga de transportar todos los desechos líquidos que se producen en una casa, en los comercios y en las fábricas no contaminantes. Dependiendo de las regiones o ciudades, estos son dirigidos hacia plantas depuradoras, en donde son potabilizados y luego se vuelven a utilizar.
Drenaje pluvial: Es la manera de nombrar al sistema de drenaje por donde son conducidas las aguas de lluvias, a los distintos lugares en que es organizada la manera en que serán aprovechadas las mismas. La manera en que funciona el drenaje, es por medio de la gravedad. Todas las tuberías son conectadas en ángulo descendente, es decir desde el interior de los predios hasta la red municipal, y del centro de la comunidad hacia las áreas exteriores de la misma. Los pozos de registro verticales, son perforados a cada cierta distancia, con el objetivo de que se puedan pasar a la red, para darles mantenimiento. Cuando se trata del drenaje pluvial, se crean las alcantarillas en el pavimento de las calles, las cuales están conectadas a la tubería principal, de modo que sean captadas las aguas lluvias.