Trabajo Suelos

1 EXCAVACIONES, MAQUINARIA PARA CIMENTACIONES

NDICE

NDICE.

CARATULA ..............................................................................................................

INTRODUCCIN ......................................................................................................

ANTECEDENTES .....................................................................................................

CAPTULO I: EXCAVACIONES PARA CIMENTACIONES .....................................

1. EXCAVACIONES SIN APUNTALAR ....................................................................

1.1 PUNTALES DESARMADOS

2. EXCAVACIONES APUNTALADAS ...................................................................... .

2.1 PROCESO CONSTRUCTIVO EXCAVACIONES POCO PROFUNDAS.

2.2 PROCESO CONSTRUCTIVO EXCAVACIONES PROFUNDAS..

3. CALZADURAS ...................................................................................................... .

3.1 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO ................................................................. .

3.2 PARA CONSOLIDAR LA CIMENTACIN DE UNA ESTRUCTURA..

3.3 CONSIDERACIONES ATOMAR EN CUENTA..

4. DRENAJE ........................................................................................................ .

4.1 DRENAJE SUPERFICIAL ............................................................................ .

4.2 DRENAJE SUBTERRANEO ......................................................................... .

4.3 DRENAJES EN LA CONSTRUCCION .......................................................... .

4.4 DRENAJE SANITARIO ................................................................................ .

4.4 DRENAJE PLUVIAL ..................................................................................... .

CAPTULO 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..

CONCLUCIONES..


Introduccin

Como primer paso en la construccin de cimentaciones, se encuentra la excavacin del

suelo o roca que yace bajo la superficie y por encima del nivel de dicha cimentacin. Por lo

tanto las excavaciones tienen como funcin preparar el terreno para la futura construccin

del sistema de cimentacin propuesto. Generalmente el proceso constructivo y mtodo de

excavacin son elegidos por el Ingeniero Contratista, aunque en algunos casos se

recomienda directamente por el diseador.


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 diseados en la misma excavacin. Los taludes deben ser diseados con todas las normas que rigen la estabilidad de taludes. La excavacin se realiza generalmente con mquina, puesto que es comn encontrar anchos considerables y grandes volmenes de material a mover.

Excavacin sin Apuntalar Proceso de Excavacin Perfeccionamiento del Talud

Excavaciones Apuntaladas

Generalidades

Cada uno de los tipos de excavacin (Profundas y Poco Profundas) tiene un mtodo de

apuntalamiento, por esta razn se considera que un buen mtodo es aquel que reduce al

mximo las deformaciones y protege lo mejor posible las construcciones y estructuras

vecinas a la excavacin e inclusive el interior de la misma excavacin.

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 excavacin con el fin de

reducir al mximo los efectos inevitables que una intervencin de este tipo conlleva. Estos

efectos se producen debido al cambio de esfuerzo en el suelo y comnmente se presentan

en forma de hundimientos y deformaciones.

Excavacin Apuntalada con Excavacin Apuntalada con Excavacin Apuntalada con vigas

Anillos de Cemento. Vigas Metlicas. Metlicas.


Puntales desarmados

Dentro de las funciones del Ingeniero se encuentra la de estar completamente familiarizado con los mtodos 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 comnmente en cuanto al apuntalamiento es la de pre esforzar cada puntal durante su colocacin.

ANIAMCION DE PREESFUERZO

El mtodo de pre esforzar los puntales consiste en colocar con anterioridad al puntal definitivo dos puntales auxiliares equipados con gatos hidrulicos encargados de separar los largueros, para luego insertar y acuar el puntal definitivo. Una vez colocado este, se retiran los gatos y puntales auxiliares transmitindole esfuerzos de varias toneladas al puntal definitivo.

EXCAVACIONES APUNTALADAS

PROCESO CONSTRUCTIVO EXCAVACIONES POCO PROFUNDAS

Debido a condiciones de linderos y reduccin en las reas de trabajo para las construcciones, es comn encontrar frentes de excavaciones verticales en los cuales es recomendable apuntalar. En el caso de excavaciones poco profundas se utilizan tablones alrededor de la excavacin unidos por medio de vigas perimetrales denominadas largueros soportadas entre ellas por los puntales. Estos puntales pueden ser metlicos, en madera o inclusive si la excavacin es muy ancha se utilizan cerchas.


Excavacin Apuntalada con Madera Excavacin Apuntalada con Cerchas Metlicas

Cerchas Metlicas con Puntales Cercha Metlica como modo de Apuntalamiento

PROCESO CONSTRUCTIVO EXCAVACIONES PROFUNDAS

Para este caso, es comn la utilizacin de las tablestacas, pilotes metlicos en forma de "H" e inclusive muros pantalla en concreto. El proceso ms comn 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 rea de los pilotes se colocan tablas acuadas entre ellos para luego ubicar los largueros y puntales.


Muro pantalla apuntalado con cerchas metlicas Excavacin Apuntalada con Madera

En el caso de los muros pantalla, el procedimiento a seguir consiste en la excavacin y lleno con bentonita, donde luego se va vaciando el concreto (TREMIE) por medio de un tubo en la parte inferior de la excavacin. Cuando el concreto comienza a entrar, la bentonita comienza a salir y puede ser captada nuevamente o reutilizada en una excavacin siguiente.

Equipo utilizado para la excavacin de muros pantalla

CALZADURAS

La calzadura es un elemento que soporta carga vertical directamente y lo transmite a un estado

inferior del suelo. El trmino lo hemos generalizado para otro tipo de funciones y lo empleamos

indistintamente para aquellas obras que se realizan con algunos de los propsitos siguientes:

a) Para consolidar la cimentacin de una estructura existente. Tal es el caso de una estructura que

ha sufrido asentamientos. Este caso es frecuente en edificaciones de valor arquitectnico o histrico

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 cimentacin y poda requerirse buscar un estrato de

suelo ms resistente a mayor profundidad o reforzar la misma cimentacin amplindola.

c) Para proteccin de la propiedad vecina edificaciones o taludes cuando se va a realizar

excavaciones cercanas. En este contexto las obras de calzadura tienen carcter temporal ya que su

funcin de contencin o confinamiento ser asumida definitivamente por la nueva construccin


TRABAJO Y DISEO 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 caractersticas y ubicacin 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

excavacin debern ser evaluadas en funcin a las caractersticas del suelo, su contenido de

humedad y la cercana de cimentaciones existentes.

Conocimiento del suelo. Tanto para el diseo como para la ejecucin de la calzadura es

indispensable que se tenga conocimiento de las caractersticas del suelo, y estar atento a cualquier

variacin de stas. En particular bolsones de arena.

Planificacin. Planificar el proceso de excavacin-calzadura-apuntamiento y de construccin de las

obras definitivas de manera que sea un proceso secuencial lo ms rpido 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 contencin es limitada.

El apuntalamiento es esencial sobre todo cuando tenemos edificaciones vecinas ya sea que stas

estn al borde de la excavacin o estn ms retiradas, caso ms peligroso porque la calzadura no

cuenta con el beneficio de la carga vertical y trabajar solamente como pantalla con el empuje

adicional del bulbo de presiones de la cimentacin del edificio. Las recomendaciones de

apuntalamiento deben ser parte del diseo de la calzadura. La carga de diseo de los puntales debe

ser estimada conservadoramente.

El empleo de apuntalamiento no slo da seguridad a la calzadura sino que tambin puede reducir el

costo sustancialmente al permitir espesores menores de calzaduras. En excavaciones profundas la

longitud de los puntales de la calzadura deber 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 stos y las dificultades de obra.

Monitoreo. El proceso de excavacin y calzadura requiere de un monitor permanente para detectar:

desplazamientos, asentamiento mediante control topogrfico permanente aparicin de grietas de

tensin o grietas en las edificaciones vecinas.

A continuacin se tienen las siguientes figuras:


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 ltimos aos, en los que la confianza hacia las nuevas construcciones ha disminuido, debido

a los accidentes ocurridos en algunas obras, el utilizar calzaduras en la construccin de muros de

stanos ha ocasionado problemas con terceros ya que se invade la propiedad vecina. En el Per,

desde el inicio de los aos 90, se utiliza muros de concreto armado que, al principio, sirven como

elementos de contencin en la etapa de la excavacin, soportando los empujes del suelo mediante

tensores y/o anclajes potenzados. Este elemento de contencin es el muro perimtrico 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 trmino lo hemos generalizado para otro tipo de funciones y lo empleamos

indistintamente para aquellas obras que se realizan con algunos de los propsitos siguientes:

Al terminar de construir una primera fila de muro, se pasa a repetir el proceso en una segunda fila.

Los paos 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 pao adyacente y luego con el pao de la fila

inferior.

Fig. 1: Foto donde se indica la colocacin de refuerzo para futuros empalmes.


Cuando hay una edificacin al costado con cimentaciones superficiales lo recomendable es hacer la

primera fila del muro con longitudes de paos de hasta 2.5m. Esto se recomienda ya que la

cimentacin del edificio existente no se est 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 excavacin de varios stanos, el

sostenimiento temporal se realiza con anclajes, hasta que son sustituidos por las losas de entrepiso.

Los anclajes permanentes trabajan durante toda la vida til del proyecto, por lo que se dimensionar

con mayores coeficientes de seguridad y los niveles de proteccin sern 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 Stanos Espesor de muro (cm)

2 o 3 30

4 40

5 o 6 45

7 u 8 50 o 55


PARA CONSOLIDAR LA CIMENTACIN DE UNA ESTRUCTURA

Las calzaduras son estructuras provisionales que se disean y construyen para sostener las

cimentaciones vecinas y el suelo de la pared expuesta, producto de las excavaciones efectuadas.

Tienen por funcin prevenir las fallas por inestabilidad o asentamiento excesivo y mantener la

integridad del terreno colindante y de las obras existentes en l, hasta que entren en funcionamiento

las obras de calzadura y/o sostenimiento definitivas.

Tambin podramos decir que es un tipo de muro de contencin de gravedad, que se construye por

tramos, en forma escalonada siguiendo los principios Mampostera, Su aplicacin depender del tipo

de terreno, ya que no se puede construir libremente sobre cualquier suelo, hay que tener en cuenta

la resistencia, cohesin, empuje activo del suelo, por lo tanto El INGENIERO RESIDENTE a cargo

de la Obra, deber contar con un Estudio General de Mecnica de Suelos, y as contar con una

informacin precisa acerca de la clasificacin del mismo en cada uno de sus estratos encontrados.

En el Per, 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


Consideraciones a tomar en cuenta:

Como en toda obra se realizar la excavacin masiva de la zona que corresponder a los stanos;

al pie del muro se deben excavar piques de ancho variable que puede ser de 1m a 1.5 metro de

ancho, esto depender de la consistencia del terreno.

Los piques (huecos) se debern 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 ms rpido, 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 pao (algo similar a lo

que se realiza en mampostera), con la finalidad de brindar trabazn entre bloques y conforme se

incremente la altura (profundidad) de la calzadura tambin tendr 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 mnimo error puede provocar

graves accidentes en la obra como el colapso de la edificacin vecina.


DRENAJE

Drenaje Superficial: Se asegurar el flujo de las aguas superficiales hacia las estructuras de drenaje

mediante la disposicin de pendientes adecuadas que eviten el encharcamiento o represamiento de

stas. Este flujo se encauzar sobre la superficie mediante quiebres o cunetas, elaboradas con

adoquines, o cunetas de concreto ya sean vaciadas o prefabricadas

Drenaje Subterrneo: Se garantizar que el nivel fretico est al menos 400 mm. (40 cm) por debajo de la superficie final del pavimento. Se construirn filtros transversales en la parte ms baja. Sistema de drenaje: El sistema de drenaje permite la circulacin de las aguas estancadas en el terreno, a causa de las depresiones topogrficas y controla la acumulacin 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 fenmenos topogrficos el agua estancada provocara daos graves a la agricultura. Ahora bien existen otros orgenes de estas aguas como es por la elevacin de las aguas subterrneas, a causa del riego en exceso, o, por la elevacin de las aguas del rio, otra causa es por el escurrimiento superficial y por la precipitacin en el rea. El sistema de drenaje conduce las aguas apozadas a otra parte por medio de tuberas o de una red de canales, es importante tener en cuenta que debemos llevar una limpieza peridica en este sistema, debemos eliminar el fango y malezas los cuales podran ocasionar que la eficiencia del sistema se pierda y tenga problemas.

El sistema de drenaje esta compuestos de varios elementos, los ms importantes son:

Estaciones de bombeo: cuando el agua estancada no se pueda extraer fcilmente Obras de control de la erosin en el fondo de los canales Canales de campos Canales secundarios y principales, estos son muy profundos Obras de proteccin de los mrgenes de los canales

Drenajes Construccin: Drenaje, en el campo de la geologa, es todo medio por el cual fluye el agua que est 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 ingeniera y el urbanismo, para designar al sistema de tuberas, sumideros o trampas y todas sus conexiones, que se utilizan para el desalojo de lquidos, por lo general pluviales, en una poblacin determinada. Existen distintos tipos de drenaje, entre los que se encuentran los siguientes:

Drenaje sanitario: Llamado drenaje del bao sanitario, pues este es el que se encarga de transportar todos los desechos lquidos que se producen en una casa, en los comercios y en las fbricas 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 sern aprovechadas las mismas. La manera en que funciona el drenaje, es por medio de la gravedad. Todas las tuberas son conectadas en ngulo descendente, es decir desde el interior de los predios hasta la red municipal, y del centro de la comunidad hacia las reas 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 estn conectadas a la tubera principal, de modo que sean captadas las aguas lluvias.


MAQUINARIA PARA EXCAVACION

RETROEXCAVADORA

La operacin de carga se efecta por traccin

hacia la mquina en tanto que la extensin del

brazo permite la descarga. Este tipo de equipo

permite una ejecucin precisa, rpida, y la

direccin del trabajo est constantemente

controlada.

Uso de la Retroexcavadora

La apertura de zanjas destinadas a las

canalizaciones, a la colocacin de cables y de

drenajes, se facilita con ste equipo; la anchura

de la cuchara es la que determina la de la zanja.

Tambin se utiliza para la colocacin e instalacin de los tubos y drenes de gran dimetro y para

efectuar el relleno de la excavacin.


ESPECIFICACIONES TECNICAS RETROEXCAVADORA 450F

Pesos Peso en orden de trabajo nominal :10.950 kg

Capacidad del cucharn Uso general: 1.34 m

Retroexcavadora Profundidad de excavacin estndar: 5.260 mm

Profundidad de excavacin/brazo extensible extendido: 6.501 mm

Tanque de combustible: 165.0 L

DATOS TECNICOS RETROEXCAVADORA 450F

Rendimiento:

Consumo de combustible:

Costo h/m: s/.130 x hora

EXCAVADORA

Mquina autopropulsada sobre ruedas o cadenas con una superestructura capaz de girar 360 que

excava o carga, eleva, gira y descarga materiales por la accin de una cuchara fijada a un conjunto

de pluma y balancn o brazo, sin que el chasis o la estructura portante se desplace.

El cucharon y accesorios

En la foto que vemos a continuacin vemos las partes de que se compone un cucharn de

excavadora equipado en este caso con puntas o dientes de penetracin afilados. Estos son los

componentes que generalmente se montan en todas las marcas con pequeas diferencias entre las

mismas.


En funcin de la cuchilla base pueden ser de uso general para carga o zanjeo de cuchilla recta o bien

de roca si la cuchilla es en delta. Vemos en la imagen siguiente los dos tipos de cuchillas.

Si queremos utilizarlo para colocar escollera o cargar grandes rocas lo ms aconsejable es un

cucharn con los protectores laterales en curva para permitir asentar las rocas en el lateral con ms

facilidad. Como muestra el cucharn de la siguiente foto.

Hoy en da se utilizan cada vez ms las barras de proteccin laterales que vienen indicadas en la

foto siguiente, con el fin de proteger los laterales del cucharn que son las zonas ms expuestas del

mismo y las que generalmente determinan el momento de la reparacin. Estas barras nos permiten

alargar la vida til del cucharn.

En el fondo del cucharn suelen colocarse barras transversales de proteccin para evitar el desgaste

prematuro del mismo. Se colocan de forma transversal por dos motivos, teniendo en cuenta que la

parte que ms se desgasta es siempre la ms prxima a la cuchilla, si estuvieran el otro sentido

habra que arrancarlas todas cuando el desgaste fuera excesivo, colocadas transversalmente solo

hay que cambiar aquellas ms prximas a la cuchilla que se desgasten ms.


En segundo lugar el material que se acumula y compacta entre las chapas acta de proteccin del

fondo y contra el desgaste, en caso de estar colocadas longitudinalmente el material sera arrastrado

y desgastara ms el fondo y las propias chapas.

Nos referimos ahora a la fuerza de llenado del balancn que viene dada por la distancia entre la punta

de la pluma y el diente de cucharn sumado el brazo del balancn. Puede sernos til para comparar

y distinguir distintas fuerzas sobre el catalogo.

Y la fuerza de volteo del cucharn que es la distancia entre el centro del buln de punta del balancn

y la punta del diente del cucharn.

Ambas se especifican en la figura siguiente.

Como ltimo se mencionan los elementos pertenecientes al brazo comn de una excavadora

estndar


ESPECIFICACIONES TECNICAS EXCAVADORA 329E

Peso operativo : 31279.0 kg

Capacidad del cucharn: 1.8 m


DATOS TECNICOS EXCAVADORA 329E

Rendimiento:

Consumo de combustible: 7 galones x hora

Costo h/m:

BULLDOZER

Un bulldozer es un tipo de mquina montada sobre orugas equipada con una pieza en la parte

delantera para el empuje de materiales. El hecho que est montado sobre orugas en lugar de ruedas,

implica que ejerce una menor presin sobre el piso, y por lo tanto tiene una mayor capacidad para

desplazarse en caminos con obstculos donde otros vehculos convencionales estn incapacitados

de hacerlo.

Es as como el modelo Caterpillar D9, usado hoy en da, puede remover ms de 70 toneladas.

ESPECIFICACIONES TECNICAS BULLDOZER D6

Peso operativo :20937.0 kg

Capacidad de hoja : 5.22 m

Tanque de combustible: 425.0L

DATOS TECNICOS BULLDOZER D6

Rendimiento:

Consumo de combustible:

Costo h/m:


CARGADOR FRONTAL

Es una maquina autopropulsada sobre ruedas, equipada con una cuchara frontal, con estructura

soporte en chasis rgido, y un sistema de direccin mediante palancas o pedales que le permiten

frenar o incluso controlar las dos ruedas de cada lado, adems es susceptible a que se le monten

numerosos implementos para trabajos especiales.

ESPECIFICACIONES TECNICAS CARGADOR FRONTAL 938G

Peso operativo : 13.8 tn

Capacidad del cucharn Uso general: 2.6 m


DATOS TECNICOS CARGADOR FRONTAL 938G

Rendimiento:

Consumo de combustible: 3.5 galones x hora

Costo h/m: s/. 220

VOLQUETES

Como ya se mencion estos camiones nos permiten hacer movimientos de tierras, por esto mismo

su clasificacin va de acuerdo a esta caracterstica. Tenemos volquetes con capacidades de 7 A 15

m3 y entre 12 y 25 toneladas:


ESPECIFICACIONES TECNICAS VOLQUETE

Peso operativo :

Capacidad Tolva: 15 m

Tanque de combustible:

DATOS TECNICOS VOLQUETE

Rendimiento:

Consumo de combustible: 3 galones x hora

Costo h/m: s/. 180

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