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ETC INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA
CONSTRUCCIÓN, A. C.
PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS PARA EDIFICACIÓN
DE OFICINAS
T E S I S P R O F E S I O N A L
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE.
INGENIERO CONSTRUCTOR
PRESENTA:
J. CRUZ GARCIA PEÑA
LICENCIATURA EN INGENIERÍA DE CONSTRUCCIÓN CON RECONOCIMIENTO DE VALIDEZ OFICIAL DE LA SECRETARIA DE EDUCACIÓN PUBLICA NUMERO 00912253 DE
FECHA 22 DE DICIEMBRE DE 1991
MEXICO D. F. OCTUBRE 1995
CONTENIDO
Capítulo Página
AGRADECIMIENTO JUSTIFICACIÓN 1 OBJETIVOS 3 METODOLOGÍA EMPLEADA 5 INTRODUCCIÓN 7
MECÁNICA DE SUELOS 9
Introducción 9 Muestreo y exploración de suelos 10 Etapas de la exploración de campo 11 Investigación preliminar 11 Investigación de detalle 12 Sondeo de exploración de penetración estándar 14 Pozo a cielo abierto 15 Pruebas de laboratorio 16 Características estratigraficas y físicas del suelo 16 Resultados de laboratorio 18 Alternativas de cimentación 23 Factores que determinan el tipo de cimentación 26 Alternativas de excavación para alojar sótanos 27
I I PROGRAMA DE OBRA
Introducción 35 Planeación nivel concurso 35 Programación a nivel concurso 36 Organización a nivel concurso 39
I I I EXCAVACIÓN Y CINTURONES 42
Introducción 42 Método de soporte y protección de taludes en excavación 43 Análisis geotecmcos 43
Tipos de fallas 47 Taludes en suelos friccionantes 48 Origen y usos del sistema 49 Etapas de excavación 49 Instalación de anclas y perforación de barrenos 57 Tensado de anclas 60
I V CIMENTACIÓN Y ESTRUCTURA 62
Introducción 62 Cimentación profunda 63 Equipo necesario 65 Selección del método de perforación 67 Procedimiento de la elaboración de pilas 68 Cimentación superficial 70 Descripción de los elementos 71 Procedimiento constructivo 74 Estructura 77 Descripción de la estructura 78 Comportamiento de los elementos estructurales 82 Procedimiento constructivo de los elementos 87
V CONTROL DE OBRA 95
Etapas de construcción 95 Contrato de obra 96 Contratación de personal 96 Subcontratacion 97 Ejecución de la obra 98 Organización a nivel obra 99 Documentación que se genero en la obra durante su ejecución 101 Documentación que se debe tener al terminar la obra 105
CONCLUCIONES 107
BIBLIOGRAFÍA 109
AGRADECIMIENTO
Muchas han sido las personas, que al tener conocimiento de la tarea que me e encomendado, al cursar mis estudios profesionales, me ofrecieron su ayuda, con el único propósito de mi bien estar, esta ayuda fue en todos los casos aceptada y recibida con profunda gratitud, esperando no defraudar en ningún momento su confianza en mi depositada.
Es difícil destacar ayudas concretas, pero no puede quedar sin mencionar las atenciones prestadas por las siguientes personas.
MIS PADRES. Inés Peña y Antonio Garcia. Que me supieron guiar por el mejor camino, depositando en mi su fe y esperanza, además obtuve de ellos apoyo en todos los sentidos.
MIS HERMANOS. Antonio, José Luiz, Rigobaldo y Adalverto, Que en todo momento tuve su apoyo moral
MIS TÍOS. José Luiz Garcia y Timoteo Peña. Que fueron uno de los pilares principales en mi formación profesional, brindándome apoyo moral y económico en todo momento.
MI NOVIA. Brasilia Arciga. Que en todo momento obtuve su comprensión y apoyo ante los contratiempos presentados, motivándome a continuar.
MI ASESOR. Ing. Mario Valdés Que me brindo su confianza al aceptar asesorarme en la elaboración de este trabajo y de esta forma fuera posible el presente.
A MIS COMPAÑEROS DE TRABAJO. Que son una parte importante dentro de mi experiencia laboral, ya que me brindaron la oportunidad y el apoyo para obtener dicha experiencia.
A ellos se debe en primerisimo lugar, que yo pudiera culminar con mis estudios profesionales, pues su estimulo e interés lo hizo materialmente posible.
B I B L I O T E C A lartltuto TecnoiÚ£i«> de la Ccmsirucdótt
JUSTIFICACIÓN
Con el fin de establecer los procedimientos constructivos de cada e tapa de
elaboración de esta edif icación y establecer alternativas de construcción para las
diferentes etapas del proceso, ha surgido la idea de elaborar la presente tesis.
PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS PARA EDIFICACIÓN
DE OFICINAS
La intención principal de este trabajo es disponer de alternativas viables
para ia excavación y cimentación, apl icando el método de estabilización de
taludes a base de cinturones anclados al cuerpo del talud.
Se espera que dichas alternativas puedan ayudar al aplicarlas en terrenos
con características semejantes a las descritas en este trabajo.
Una vez seleccionada la alternativa de excavación se desarrollará la
secuencia de estabilización de taludes en excavaciones profundas en el área de
edif icación a base de cinturones anclados al cuerpo del talud, así mismo se
establece el procedimiento de calculo de este sistema, el origen y aplicaciones
del mismo, así como las etapas de construcción del sistema ya que actualmente
se siguen haciendo estudios para el perfeccionamiento de este sistema y se han
1
logrado avances significativos al aplicar este principio, obteniéndose inicialmente
anclas constituidas por un grupo de torones de presfuerzo, posteriormente se
desarrollaron anclas autoperforables, y después se logro suprimir los torones de
presfuerzo por una sola varilla corrugada.
Por otro lado es posible obtener información acerca del funcionamiento de
los elementos estructurales; como es su forma de trabajo; así como de las etapas
de construcción de cada elemento.
Además de lo anterior se podrá conocer en esta tesis la relación que se
tiene entre el programa de obras con la ejecución de los trabajos, además de
conocer las soluciones en caso de atrasos con el mismo.
2
OBJETIVOS
El objetivo general de esta tesis es desarrollar los procedimientos
constructivos que se efectuaron en esta edif icación; asiendo énfasis en la
excavación profunda a base de cinturones anclados al cuerpo del talud, ya que
este sistema es nuevo en el área de edif icación
MECÁNICA DE SUELOS.- El objetivo es conocer las características físicas y
macánicas del terreno, con el fin de proyectar y establecer alternativas
apropiadas para el procedimiento constructivo de la cimentación, así como los
procedimientos constructivos de la excavación profunda, necesaria para alojar los
sótanos de esta edif icación, de acuerdo a las características estructurales,
estratigraficas y físicas del suelo, dando la pauta para la selección de la mejor
alternativa de construcción , así como establecer estas alternativas para disponer
de ellas cuando se presente el caso en un terreno con características semejantes
PROGRAMA DE OBRA.- El objetivo es conocer la elaboración de los
programas de la obra; ordenando las diversas operaciones comprendidas en la
construcción del proyecto, en la secuencia requerida para lograr su terminación
3
en el mínimo periodo siendo económicamente viable; así como conocer su
secuencia en la ejecución de los trabajos a desarrollar.
EXCAVACIÓN Y CINTURONES- El objetivo es aplicar y desarrollar el
sistema seleccionado en la estabilización de taludes, a base de cinturones
anclados al cuerpo del talud, aplicados en el área de edif icación, con objeto de
proporcionar una opción mas del procedimiento constructivo de la excavación
profunda para alojar la c imentación, ya que este sistema es usado para la
estabilización de taludes en vías terrestres, y es ahora cuando esta tomando gran
relevancia al aplicarlo en suelos cohesivos friccionantes en el área de edif icación
CIMENTACIÓN Y ESTRUCTURA.- El objetivo es describir el funcionamiento
estructural de los elementos que constituyen el edificio y el procedimiento
constructivo de dichos elementos, a la vez mejorar el manejo de los recursos
usados en la construcción.
CONTROL DE OBRA.- El objetivo es conocer las herramientas necesarias
para el mejor manejo de los recursos de la obra, l levando una secuencia de
control de las actividades de los trabajos, desde su inicio hasta su terminación.
4
METODOLOGÍA EMPLEADA
La realización de esta tesis se baso principalmente en la investigación de los
diferentes puntos del trabajo, así mismo en la recopilación de información que fue necesaria
para el diseño y construcción de esta edificación
El primer paso para la selección del tema fue la investigación en el archivo de la
escuela para conocer si existía alguna tesis semejante para que de esta forma el trabajo de
tesis no se duplicara, concluyendo así que no existía ningún tema semejante, por lo cual se
eligió como tema ae tesis a desarrollar
El siguiente paso es la recopilación de datos relacionados con el tema, que se
generan en la obra, estos datos incluyen la mecánica de suelos y los programas para
establecer la realización de los trabajos
A continuación se depura la información obtenida ae la obra y se comienza con la
investigación en libros de texto, consultando una amplia bibliografía en aspectos técnicos
relacionados con e! diseño y construcción del mismo, para de esta forma complementar la
información requerida y así poder dar la forma y contenido necesario para este informe de
tesis
Además de lo anterior se consulta con ingenieros experimentados en el área, con los
cuales es posible obtener información derivada de su experiencia
Así mismo la experiencia propia dentro de las etapas de construcción tomo un papel
importante dentro de la realización de la tesis obtenidos en el ejercicio profesional cotidiano
en las obras dentro de las empresas o instituciones dedicadas a la construcción en que
estuve trabajando
5
En cada uno de los capítulos desarrollados en la presente tesis, se trato de explicar
y detallar en forma directa, el funcionamiento de los elementos, así como su procedimiento
constrictivo; por tal razón se hizo necesario la investigación a detalle en diferentes
bibliografías relacionadas con el tema.
6
INTRODUCCIÓN
la tesis contiene primeramente, un estudio de mecánica de suelos El estudio se
basó principalmente en la revisión de las propiedades del suelo definidas por el estudio de
mecánica de suelos, elaborado por una empresa especializada
Los resultados se presentan en el cuerpo del informe y sirven de base para la
evaluación económica, constructiva y la factibihdad global de la aplicación de la alternativa
con sistema de anclaje
Así mismo de no ser factible la construcción de este sistema se presentan algunas
otras alternativas para el procedimiento constructivo de dicha excavación profunda Y a la
vez se presentan alternativas de cimentación
El proyecto de construcción consiste en un edificio de oficinas en los predios
ubicados en las calles de Montes Urales #1460, Colonia Lomas del Virrey, Delegación
Venustiano Carranza, Distrito Federal
El predio de interés tiene un área de 4612 M2, su superficie es sensiblemente
horizontal en la dirección Norte-Sur con un desnivel aproximado de 50 cm , mientras que en
la dirección Este-Oeste la superficie desciende con una pendiente aproximada de 2 2 %,
presentando desniveles máximos de 1 9 m Colinda al Norte con la calle de volcán, al
Oriente con la calle de Ferrocarril de Cuernavaca al Sur con una estructura de dos niveles y
al Poniente con la calle de Montes Urales
7
El proyecto arquitectónico contempla un edificio constituido por planta baja, cuatro
niveles superiores, motor lobby y cuatro sótanos, con una área de construcción de 42,000
M2; el ultimo sótano tendrá su nivel de piso terminado a una profundidad de -15.00 m. con
respecto al nivel de la calle de Montes Urales.
La estructura del edificio estará resuelta a base de columnas circulares, losas de
contacto planas; en la parte central se tendrá el cuerpo de elevadores que estará
constituido a base de muros de carga.
8
MECÁNICA DE SUELOS
Capítulo I
i
MECÁNICA
DE |
SUELOS ! i I
INTRODUCCIÓN
Con el fin de determinar el t ipo de cimentación mas apropiada para la
estructura proyectada, establecer el procedimiento constructivo de la
c imentación y de la excavación de los sótanos, se hará un estudio de mecánica
de suelos consistente en muestreo y exploración del subsuelo, pruebas de
laboratorio y análisis de resultados.
En este informe se describen los trabajos realizados, se reportarán los
resultados obtenidos, y se presentarán las alternativas de c imentación factibles, así
como los procedimientos constructivos de la excavación que alojara a los sótanos,
de acuerdo a las características estructurales, estratigráficas y físicas de! suelo.
Q
MECÁNICA DE SUELOS
MUESTREO Y EXPLORACIÓN DEL SUELO
El objetivo de la mayor parte de las investigaciones geotécnicas del lugar
radica en obtener información sobre las condiciones en la superficie y en el
subsuelo, que se requiere para diseñar y construir las instalaciones deseadas, así
como evaluar y mitigar los riesgos geológicos como deslizamientos, hundimientos,
licuaciones etc. La investigación del sitio es parte de un proceso integrado que
incluye :
1.-Recopilación de los datos disponibles.
2.-lnvestigación de campo y laboratorio.
3.-ldentificación de la estratigrafía del sitio y las propiedades del suelo.
4.-Anál¡sis de ingeniería.
5.-Estabiecimiento de los criterios de diseño.
- a)- Conocer la estratrigrafía del suelo
OBJETIVO DE LA
EXPLORACIÓN ¿ bj - Conocer las condicones de presión del
GEOTECNICA agua del subsuelo
c)- Determinar las propiedades mecánicas
del subsuelo
Para asegurar que se alcancen los objetivos de la exploración geotécnica,
los trabajos de campo los supervisara un ingeniero especialista en mecánica de
suelos y su realización estará a cargo de una brigada de trabajadores entrenados
en los trabajos de perforación, muestreo y ejecución de las pruebas de campo.
10
MECÁNICA DE SUELOS
ETAPAS DE LA EXPLORACIÓN DE CAMPO
El programa de exploración geotécnica del sitio donde se desea construir
una estructura consta de dos e tapas:
/ a) recopilación de la información disponible en el sitio.
INVESTIGACIÓN \ b) métodos de exploración de carácter preliminar.
PRELIMINAR c) recorrido de campo.
/
a) levantamiento topográfico.
b) exploración geofísica.
INVESTIGACIO N N. c) exploración, muestreo y pruebas de campo.
DE DETALLE. d) pruebas de laboratorio
e) instrumentación de campo
INVESTIGACIÓN PRELIMINAR
La primera etapa de exploración se le denomina de investigación
preliminar, que deberá permitir la identif icación tentat iva de los problemas
geotécnicos del sitio, así como recopilar la información que exista en el sitio, para
realizar una interpretación preliminar de los problemas que podrán presentarse en
la c imentación de una estructura de características y requerimientos conocidos.
Para la recopilación de información existente es necesario recurrir a las
instalaciones mexicanas que publican y distribuyen información geotécnica
El recorrido de campo lo debe de realizar un ingeniero especialista en
geotécnia, acompañado de un ingeniero geólogo; los objetivos serán :
11
MECÁNICA DE SUELOS
A).-ldentif¡car y clasificar los suelos superficiales por métodos manuales y
ópticos.
B).-Visitar las estructuras construidas en la zona e indagar sobre su
comportamiento.
C).-Obtener información adicional lo que servirá para fundamentar la
segunda etapa.
INVESTIGACIÓN DE DETALLE
La segunda etapa de exploración se le denomina a detalle, por que incluye
la realización de sondeos, pruebas de campo y pruebas de laboratorio.
Para conocer las características estratigráficas y físicas de los depósitos del
subsuelo se realizaron dos sondeos de t ipo exploratorios a 30 m. de profundidad,
denominados SE-1 y SE-2 (sondeo exploratorio de penetración estándar) de los
cuales se obtuvieron muestras representativas y ademas se excavaron dos pozos
circulares a 20 m. de profundidad, PCA-1 y PCA-2 (pozos a cielo abierto).
La localización en planta de los sondeos se presenta en la figura No.1.
Para la realización de los sondeos SE-1 Y SE-2 se hizo uso de los
penetrómetros. Los penetrómetros son conos o tubos de acero que se hincan a
presión (estáticos) o con el impacto de una masa (dinámicos); que permiten
definir indirectamente la estratigrafía del sitio y la variación con la profundidad de
la compac idad relativa y la resistencia al corte. Con el penetrómetro estándar se
recuperan además muestras alteradas que permiten definir confiablemente la
estratigrafía.
12
MECÁNICA DE SUELOS
I I I l i l i I I I | | 1 I I 1 I I I 1 I | I I M I I I I I
- ( ^ SE SONDEO EXPLORATORIO
- ^ - PCA POZO A CIELO ABIERTO
H-OCAUZACION DEL PREDIO, SONDEOS Y POZOS A CIELO ABIERTO
I r
FIGURA 1
En la exploración de un sitio, los penetrómetros se emplean de acuerdo a
tres criterios de aplicación.
1)- Como instrumento de exploración, para deíinir la estratrigrafia y facilitar con
ello la selección de los muestreadores de suelo que deberán emplearse .
2)- Para disminuir el costo de la realización de sondeos complementarios para
cubrir una área grande.
3j- Como técnica única de exploración, en proyectos de bajo costo que no
puedan justificar sondeos de muestreo o en caso que la información obtenida sea
insuficiente.
13
MECÁNICA DE SUELOS
SONDEO DE EXPLORACIÓN DE PENETRACIÓN ESTÁNDAR
El penetrómetro estándar es un tubo de dimensiones normalizadas
que se hinca a percusión. Consiste en un tubo de pared gruesa partido
longitudinalmente (media caña), con una zapata de acero endurecido y un
cabezal que lo une al extremo inferior de la columna de barras de perforación con
que se hinca; la cabeza tiene un conducto para la salida de azolves atravez de
una válvula esférica o una válvula de varilla, opcionalmente se utiliza una t rampa
de paso para retener las muestras.
El equipo auxiliar para el h incado es una masa golpeadero de acero de
63.5 kg. con guías de caída libre de 76 cm. y barras de perforación AW o BW (de
4.44 y 5.40 cm. de diámetro, y 6.53, 6.23 Kg/m de peso) con un yunque de golpeo
incorporado a la columna de barras, la masa golpeadero se levanta con un
malacate.
El penetrómetro estándar se hace desender hasta tocar el fondo de una
excavación previa de 7.5 cm. de diámetro y, seguidamente a golpes , se hace
que entre 15 cm. dentro del suelo, desde este momento debe conterse el numero
de golpes necesarios para lograr la penetración de los siguientes 30 cm. A
continuación ágese penetrar el muestreador el resto de su longitud. Al retirar el
penetrómetro, el suelo que haya entrado en su interior, constituye la muestra que
puede obtenerse con este procedimiento.
Definiendo como resistencia a la penetración estándar, al número N de
golpes necesarios para hincar el penetrómetro. Después de hincado se saca el
penetrómetro a la superficie para recuperar la muestra alterada, que se coloca en
un frasco hermético, y se registra la información del hincado y clasificación del
suelo.
Al interpretar los resultados obtenidos con este penetrómetro se puede lograr:
a)- definir la estratigrafía del sitio.
14
tostítuío Tecaotógico di la'construccJótt
MECÁNICA DE SUELOS
b)- determinar por correlación la compac idad relativa de suelos granulares y la
consistencia del suelo cohesivo.
La estratigrafía del sitio se define apartir del número de golpes N necesarios
para hincar el penetrómetro los 30 cm, o el obtenido por extrapolación en los
casos en que no penetra los 45 cm especificados, y de la clasificación de campo
del suelo de acuerdo al sistema unificado de clasificación de suelos (SUCS).
POZO A CIELO ABIERTO
Consiste en excavar un pozo de dimensiones suficientes para que un
técnico pueda directamente bajar y examinar los diferentes estratos del suelo en
su estado natural, así como darse cuenta de las condiciones precisas referentes al
agua contenida en el suelo. Esta excavación se puede hacer con herramientas
manuales, o con máquina perforadora, capaces de abrir cuando menos 80 cm. de
diámetro. Desgraciadamente este t ipo de excavación no puede llevarse a
grandes profundidades a causas, sobre todo, de la dif icultad de controlar el flujo
del agua (nivel friático); también influye los alcances del método en sí;
naturalmente que el t ipo de suelo en los diferentes estratos encontrados. La
excavación se encarece mucho cuando sea necesario ademar y cuando haya
excesivos traspaleos a causa de la profundidad.
Én estos pozos se pueden tomar muestras alteradas e inalteradas de los
diferentes estratos que se hayan encontrado. Las muestras alteradas son simples
porciones de suelo que se protegerán contra perdida de humedad
introduciéndolas en frascos o bolsas emparafínadas. Las muestras inalteradas
deberán tomarse con precauciones, generalmente labrando la muestra en una
oquedad que se practique en la pared del pozo.
Para que una muestra sea inalterada, debe conservar las siguientes
características, que tiene en el sitio:
15
MECÁNICA DE SUELOS
Estado de esfuerzos, relación de vacíos, contenido de agua, temperatura,
evitar cambios químicos, evitar mezclas o segregación de sus constituyentes.
La muestra debe protegerse contra perdidas de humedad envolviendo en
una o más capas de manta debidamente impermeabilizada con brea y parafina.
Los factores que deben tomarse encuenta para la selección del pozo a
cielo abierto como técnica de muestreo en un caso particular son: la profundidad
máxima que pueda alcanzarse, e¡ tiempo y costo de ejecución, y que el nivel
friático sea profundo.
PRUEBAS DE LABORATORIO
En las muestras representativas alteradas, obtenidas con la herramienta de
penetración estándar, se hicieron las siguientes pruebas de laboratorio :
a)- Clasificación visual y al tacto, en húmedo y en seco,
b)- Contenido natural del agua,
c)- Límites de consistencia en suelos plásticos,
d)- Análisis granulométrico mediante mallas en suelos granulares,
e)- Densidad de sólidos.
En las muestras cúbicas inalteradas obtenida de los pozos circulares,
además de las anteriores pruebas, se hicieron :
a)- Compresión simple
b)- Compresión triaxial no consolidada-no drenada,
c)- Compresión triaxial consolidada-no drenada,
d)- Peso volumétrico natural.
CARACTERÍSTICAS ESTRATIGRARCAS Y FÍSICAS DEL SUELO
El predio de interés se ubica al pie de la sierra de las cruces, ubicado al
poniente de la cuenca del valle de México, conocida como zona de lomas, al
16
MECÁNICA DE SUELOS
encontrarse el sitio de interés al pie de la sierra de las cruces los depósitos
volcánicos característicos de la zona de lomas se encuentra interestratificados
con depósitos aluviales que fueron formándose en los cauces y en la proximidad
de ellas, principalmente en las cercanías con la parte plana del valle de México.
En particular en el sitio de interés subyaciendo a un depósito de tobas
volcánicas que se encuentran a una profundidad media de 8 n%
aproximadamente, se encuentran materiales de arrastre pesado, constituido por
boleos de aristas redondas, con tamaños del orden de 20 a 30 cm. y gravas y
gravillas empacadas en arena gruesa con espesores del orden de 4 m; sugiendose
por una capa de 2 m de espesor de gravas y gravillas angulosas empacadas en
arena gruesa;
Entre 14 y 18 m. de profundidad se encuentran depósitos volcánicos
constituidos en su parte superior por arenas.
Entre 18 y 23 m. de profundidad aproximadamente, se encuentran
materiales de arrastre ligeros intercalados entre los depósitos volcánicos,
correspondientes probablemente a cauces enterrados secundarios, constituidos
por depósitos arenosos poco limosos a poco arcillosos con gravas redondeadas en
porcentajes variables que se depositaron en el último cambio de pendiente de los
cauces, se distingue de las tobas volcánicas por su estratificación lenticular y
poca cementación, encontrándose intercalados con capas toboceas. En general
estos materiales tienen espesores de 1 a 2 m, es decir son de espesores reducidos,
siendo esto debido a que en esta zona el terreno presenta una pendiente muy
suave, lo que facilita el cambio de cauces de las corrientes, las cuales
generalmente fluyen sobre materiales tobáceos.
Finalmente apartir de 23 m. de profundidad, aproximadamente, y hasta la
máxima profundidad explorada de 30 m, se encuentran depósitos volcánicos muy
compactos, del tipo lahar.
En general los materiales que constituyen los depósitos de la zona de lomas
en la proximidad de los volcanes que fueron emitidos dan lugar a depósitos en
17
MECÁNICA DE SUELOS
forma de abanico y presentan una estratigrafía medianamente regular en algunas
zonas, en otras mas alejadas la estratigrafía es un poco irregular y lenticular, y se
encuentran constituidos por los siguientes elementos litológicos, producto de
erupciones de volcanes andesíticos:
A).-Horizonte de cenizas volcánicas de granulometria variable, producidas
por erupciones violentas que forman tobas cementadas depositadas a decenas
de kilómetros de cráter al ser transportadas por nubes ardientes provocadas por
expulsión violenta de conos volcánicos de masas de gases a altas temperaturas y
materiales piroclásticos finos, que por gravedad descienden hacía las partes bajas
depositando los materiales en su paso.
B).-Capas de erupcines pumiticas correspondientes a la act iv idad
volcánica de mayor violencia y que se depositaron como lluvia, en capas de gran
uniformidad hasta lugares muy distantes del cráter.
C).-Lahares, definidos como acumulaciones caóticas de materiales
piroclásticos, mezcla de gravas, arenas y fragmentos andesíticos, arrastrados
lentamente en comentes lubricadas por agua, generadas por lluvias torrenciales
inmediatamente a la erupción.
RESULTADOS DEL LABORATORIO
En la figura 2 se presenta en forma gráfica los resultados de las pruebas de
laboratorio realizadas en tas muestras obtenidas, incluyendo, los sondeos
exploratorios el índice de resistencia a la penetración estándar.
18
MECÁNICA DE SUELOS
LL-LMTEUQUDO LP-LMTE PLÁSTICO Ss-DENSDAD DESOÍDOS UJ-PRUEBA TRIAXIAL NO
CONSOLDADA NO DRBWDA C -COHESION
Jg- ÁNGULO DE FRICCIÓN INTERNA W - CONTADO DE HUMEDAD qu COMPRESIÓN SWPLEtonitó A -ARENA 0» G-GRAVA o/o F - FINOS oto
LOCALIZACION MONTES URALES ESQ. CON VOLCAN
TPO DE SONDEO: PCA POZO A CELO ASERTO
Profl DESCRIPCIÓN 12
O PCA-1
1
2 -
3 -
4 -
5
6 .
7 -
8 -
9 -
10-
I l
ls
Mslenal de relleno con pedajos detatawue empacacios en arena arciio limosa
Aralia htnsa con poca arena fina cafe obscura. Arcialirro arenosa cafe clara
arcilla limosa poco arenosa, cafe claro, con betas de caitoneáo de calcio con erabas aisladas
PERFIL GPC tí
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'''•'•K'.^ '/'•
H
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16-
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Ln» arciio arenoso cate daro
Boleos de taraarkis venables empacados en arena
Gravas empacadas en arena cate claro, con muy pocos finos
-i 3 Arena gris con gravia comeada "* con mavor ccrteniOo de agua
Limo arenoso poco arcilloso cafe claro, con grabas aisladas
Arena pumitica de fina a gruesa gris claro, con poco limo cafe ciaro
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1.91 B14187
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169 1.59
1.53
v T g ™ raSKSK, ^A R C L L A '\ ARENA ftí>"í_] GRAVA LWO
Figura
19
MECÁNICA DE SUELOS
La ley de resistencia de los materiales ensayados definida por la envolvente
de los círculos de mohr corresponde a los estados de esfuerzo desviador máximo,
obtenidos en pruebas de compresión triaxial no consolidada-no drenada. En la
figura 4 se muestran los resultados de los círculos de mohor en forma gráfica
obtenidos por compreción triaxial en la muestra del PCA-1 a la profundidad de -
14.0 a 14.2 m.
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ijE'iCf!IPa0S_ LMOPOCOARCUOSOCON USÍA ¡X TOA A ORUESA CAFE
10 20 25 30
ESPUER20 NORMAL ton/m2
35 40
En donde se obtuvo una cohesion de 2.5 ton/m2
Las curvas granulométricas de los materiales ensayados en una batería de
mallas se muestra en la figura 5 obtenido de los diferentes estratos del subsuelo a
la profundidad de 13 hasta 15 m.
20
MECÁNICA DE SUELOS
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En el corte estraíigrafico ( f igura 2."} podemos ver los depósitos del subsuelo,
en donde en forma general se define la siguiente secuencia estratigrafica .
Superficialmente con espesores variables entre 0 80 y 1.2 m se tiene material de
relleno constituido por arcilla arenosa, con cascajo y raices, cafe obscura, con un
contenido de humedad medio del 27%, y un índice de resistencia a la penetración
estándar variable de 5 a 10 golpes y consistencia media a firme
Bajo los materiales de relleno y hasta una profundidad variable de 2 4 a 3.0
m se tiene arcilla limo arenosa cafe y gris obscuro con contenido de agua medio
de 26%, y el índice de resistencia a la penetración estándar de 14 a 22 golpes y
consistencia muy firme
A continuación con espesor medio de 4 m aproximadamente, se encuentra
una toba volcánica arcillo limosa poco arenosa con gravas, cementadas con
carbonato de calcio con contenido de agua variable entre 15 y 30 %, con índice
21
MECÁNICA DE SUELOS
de resistencia a la penetración estándar mayor de 50 golpes, y consistencia dura.
Con resistencia en compresión conf inada variable, entre 37 y 125 ton/m2; con
cohesión variable de 5 a 32 ton/m2 y ángulo de fricción interna de 15 a 48°,
determinados en compresión triaxial no consolidada no drenada.
Enseguida a la profundidad de 7 m. y con espesor variable de 1.5 a 2.0 m. se
encuentra una toba volcánica limo arcillo arenosa, con gravas, caliza, con
contenido de agua variable de 23 a 30 %, con un índice de resistencia a la
penetración estándar mayor de 50 golpes, con resistencia en compresión triaxial
no confinada variable entre 43 a 100 ton/m2; con cohesión variable de 5 a 20
ton/m2 y un ángulo de fricción interna de 28 a 42°, determinados en compresión
triaxial no consolidada no drenada.
Entre 8 y 12 m. de profundidad aproximadamente, se encuentran boleos
redondeados con tamaños variables entre 20 a 30 cm. empacados en arena con
gravas y eventualmente en la parte superior con arena limosa, con resistencia a la
penetración estándar mayor de 50 golpes.
De 12.0 a 13.5 m. se tienen gravas angulosas empacadas en arena gruesa,
con resistencia a la penetración estándar mayor de 50 golpes.
De 13.5 a 14.0 m. de profundidad, aproximadamente, se encuentra arena
gruesa con gravilla, saturadas, con resistencia a la penetración estándar mayor de
50 golpes.
De 14.0 a 16.0 m. aproximadamente se encuentra una toba limo arenosa
poca arcillosa con gravas, con contenido de agua variable de 25 a 35 %, con
índice de resistencia a la penetración estándar variable de 28 a mayor de 50
golpes, de consistencia dura. Con resistencia en compresión no confinada
variable de 19 a 48 ton/m2; y la cohesión variable de 2 a 12 ton/m2 y con un
ángulo de fricción interna de 23 a 44°, determinados en compresión triaxial.
Entre 16 y 18 m. de profundidad aproximadamente, se encuentra una capa
de arena y gravilla pumitica, gris clara, con contenido de agua medio de 38 a 63
%, con un índice de resistencia a la penetración estándar variable de 44 a mayor
22
MECÁNICA DE SUELOS
de 50 golpes. Con resistencia en compresión triaxial no conf inada de 2 ton/m2;
con cohesión de 1.5 ton/m2 y un ángulo de fricción interna de 28°, determinadas
por la prueba de compresión triaxial no consolidada no drenada.
Entre 18 y 23 m. de profundidad, aproximadamente, se encuentran capas
interestratificadas de tobas volcánicas y lentes de material aluvial. Las tobas son
limo arcillo arenoso y limo arenosas, con contenido de agua variable de 18 a 24 %,
con un índice de resistencia a la penetración estándar mayor de 50 golpes, muy
compactas; con resistencia a la compresión triaxial no confinada variable de 15 a
107 ton/m2; con cohesión variable de 8 a 27 ton/m2 y ángulo de fricción interna
de 18° a 32° determinados en compresión triaxial consolidada no drenada.
De entre 23 a 30 m. de profundidad, se encuentra material limo arenoso con
gravas y fragmentos aislados de roca andesitica, color café, con contenido de
agua variable de 22 a 15 %, con índice de resistencia a la penetración estándar
mayor de 50 golpes, muy compacto.
No se detecto el nivel de aguas freáticas hasta al máxima profundidad explorada
en la fecha en que se realizo la exploración.
ALTERNATIVAS DE CIMENTACIÓN
Considerando las características arquitectónicas y estructurales del edificio,
en particular que el proyecto contempla la construcción de cinco niveles de
estacionamiento llamados sótanos,que implica una excavación con profundidad
del orden de 15 m. con respecto a la superficie actual del terreno; además de
acuerdo a las características estratigráficas y físicas del subsuelo entre las que
destaca la existencia de una capa de arena y gravilla pumitica de 16 a 18 m. de
profundidad ; que de 19 a 23 m, de profundidad se encuentran depósitos
volcánicos resistentes, y que apartir de 23 m. de profundidad se tienen materiales
areno limosos de alta resistencia, se juzga que se tendrán las siguientes
alternativas de cimentación :
23
MECÁNICA DE SUELOS
1°.- Zapatas aisladas con contratrabes de rigidizacióa desplantadas bajo la
capa de material pumitico, diseñadas para aplicar una presión de contacto, en
función de las características de la resistencia de los materiales aluviales a los que
se les considero una cohesión de 7 ton/m2 y un ángulo de fricción interna de 29°,
desplantadas de acuerdo a la profundidad de 15 m. respecto al nivel de piso
terminado del sótano inferior, obteniéndose una capacidad de carga admisible
de 100 ton/m2. Un muro perimetral se apoyara' sobre una zapata corrida
perimetral.
2a.- Losa de cimentación con contratrabes, desplantadas al nivel de piso
del sótano inferior. Las contratrabes se ubicaran en los ejes de columnas y tendrán
una sección de 0.5 x 2.0 m. y un peralte de la losa de 0.45 m. de acuerdo a la
información preliminar proporcionada por el encargado del cálculo estructural,
como se muestra en la fig. 6.
LOSA DE CIMENTACIÓN
3a.- Pilas con ampliación de la base, desplantadas a 24 m. de profundidad,
respecto al nivel de banqueta de la calle de ferrocarril de Cuernavaca, coladas
en seco, con relación de 2/3 del diámetro del fuste al diámetro de la base, con
24
MECÁNICA DE SUELOS
contratrabes de liga. En la figura 7 se han graficado las capacidades de carga de
las pilas en función de su diámetro. Se podrán construir de alguna de las siguientes
formas:
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i).- Desde el fondo
de la excavación,
excepto las que se
ubiquen en el área
que cubrirá la
rampa para la salida
de los materiales
excavados, las que
se harán
previamente a la
excavación o sobre la rampa, para ello se utilizará un equipo montado sobre
camión o orugas que pueda entrar o salir de la excavación sin dificultad,
¡i).- Después de demoler y retirar la estructura existente desde la parte superior, es
decir, antes de efectuar la excavación necesaria para alojar los sótanos.
Para el dimensionamiento de zapatas y pilas se deberá considerar que el
reglamento de construcciones vigente para el Distrito Federal indica tomar la
carga que resulte mayor de las siguientes condiciones :
a)- Condiciones estáticas, que considera la combinación de carga permanentes
más cargas vivas con intensidad máxima, afectadas por un factor de carga de
1.4.
b)- Condiciones dinámicas, que considera la combinación de cargas
permanentes mas carga viva con intensidad instantánea y acciones accidentales
mas críticas (incremento de carga provocada por el momento de volteo debido
al sismo) afectadas por un factor de carga de \ .1
25
MECÁNICA DE SUELOS
FACTORES QUE DETERMINAN EL TIPO DE CIMENTACIÓN
El t ipo de cimentación más adecuada para una estructura dada, depende
de varios tactores, como su función, las cargas que debe soportar, las condiciones
del subsuelo y el costo de la c imentación comparado con el costo de la
superestructura.
Cuando un ingeniero experimentado comienza a estudiar una obra nueva,
casi instantáneamente desecha los tipos de c imentación mas inadecuados y se
concentra en los más prometedores. Cuando su elección se ha reducido a unas
cuantas alternativas que se adapten bien a las condiciones del subsuelo y a la
función de la estructura, estudia la economía relativa, antes de tomar la decisión
final.
Al elegir el t ipo de cimentación, el ingeniero debe dar los siguientes 5 pasos
sucesivos:
1).-Obtener cuando menos información aproximada con respecto a la naturaleza
de la superestructura y de las cargas que se van a transmitir a la c imentación.
2).-Determinar las condiciones del subsuelo en general.
3).-Considerar brevemente cada uno de los tipos acostumbrados de cimentación,
para juzgar si puede construirse en las condiciones prevalecientes; si serían
capaces de soportar las cargas necesarias, y si pudieran experimentar
asentamientos perjudiciales.
En esta e tapa preliminar se eliminan los tipos evidentemente inadecuados.
4).- Hacer estudios más detallados y un anteproyecto de las alternativas más
prometedoras. También puede ser necesario hacer estimaciones más refinadas de
los asentamientos, para predecir el comportamiento de la estructura.
5).- Preparar una estimación del costo de cada alternativa viable de cimentación,
y elegir el t ipo que represente la transacción más aceptable entre el
funcionamiento y al costo.
26
MECÁNICA DE SUELOS
El buen funcionamiento de la c imentación depende de dos tipos de
problemas. Por una parte, toda su c imentación o cualquiera de sus elementos
puede fallar por que el suelo sea incapaz de soportar la carga. Por otra parte, el
suelo de apoyo puede no fallar, pero el asentamiento de la estructura puede ser
tan grande o tan disparejo, que la estructura puede agrietarse y dañarse.
Las tres alternativas de c imentación consideradas anteriormente satisfacen
los estados límites de falla y de servicio que específica el reglamento de
construcciones del distrito federal.
Para la elección de la alternativa de cimentación que se juzge más
conveniente, deberá efectuarse análisis de costo que considere t iempo de
ejecución y complej idad de procedimiento constructivo, el cual deberá realizarse
por el contratante, con la asesoría de los encargados de la mecánica de suelos y
de los estructuristas.
ALTERNATIVAS DE EXCAVACIÓN PARA ALOJAR SÓTANOS
Para definir los procedimientos de la excavación necesaria para alojar a los
sótanos de estacionamiento y la c imentación, se vio la necesidad de usar una
ataguía debido a que los depósitos del subsuelo en el predio, en la profundidad
en que se tendría la excavación, están constituidos en parte por voleos
empacados en arena gruesa y de gravilla arenosa, carente de material fino, en
donde un talud de estos materiales producen fallas por falta de confinamiento del
material, que además son progresivas, es decir, que se originan sucesivamente
dando lugar a una perdida importante de materiales, que dejan en balcón los
materiales superiores podiendose originar su falla ( como podemos ver en la figura
8 ). Lo anterior implica la necesidad de excavar estos materiales manteniendo su
confinamiento mediante un atiguia, o excavando áreas reducidas.
27
MECÁNICA DE SUELOS
ote
TOBA CEMENTADA
BOLEOS BIEN EMPACADOS
^ A V p A ARENOSA SIN
TOBA
GRAV1LW Y ARENA PUMITICA SIN FINOS
/
1 1 A
\ l ^
FALLAS LOCALES PROGRESIVAS
•w
DDO
MATEHAL EN BALCÓN QUE ORCMA SU FALLA
figura 8
Entre las diferentes alternativas de excavación se analizaron las siguientes:
Ia.-Excavación con ataguía perímetral.
La excavación se podrá ejecutar mediante la construcción de un muro
Milán perimetral o hincado de tablaestacas, de acuardo al siguiente
procedimiento:
a)- Excavación previa de 1 m. de profundidad. En las colindancias del predio se
deberá dejar una banqueta perimetral de 0.60 m. de ancho y talud 1:1 (horizontal
y vertical), ver figura 9
28
MECÁNICA DE SUELOS
b)- Se procederá con la excavación de la berma perimetral, en tramos alternados
de 4.0 m. de ancho, inmediatamente terminada la excavación se protegerá
mediante un repellado de mortero de cemento-arena aplicado sobre una malla
tipo gallinero anclado al talud con varilla de 3/8" de diámetro y 1 m. de longitud,
incadas en una retícula de 0.5 m de lado.
c)- Se construirá en el perímetro del predio un muro Milán o una pantalla formada
portablaestacas, hasta una profundidad de 16.5 m. ver figura 10
29
MECÁNICA DE SUELOS
FEROCAHRl. DE CUERMAYAC»
"7
MURONUftN
/ MURO oe ACOKPAÍtAMeWTO
MUROMLAW
DETALLE 1
tl-MtiPOf «S«4V4(
BANQUETi
MVB. N t tHMO DE £>!CA*ACIOW ^ 2 !
d)-Se excavara el área central del
predio, dejando ¡nicialmente una
banqueta de 0.50 m. de ancho y
después los siguientes taludes( ver
figura 11)
•¿
CORTE VERTICAL, OBSERVACIÓN DE LOS TALUDES DEJADOS OÜRAHTE LA EXCAVACIÓN FIGURA I I
30
B I B L I O T E C A Instituto Tecnológico de la Construcei6»
MECÁNICA DE SUELOS
e)- Se construirá la parte central de la estructura hasta el nivel de planta baja,
dejando las losas y contratrabes volando hasta 1/5 del claro (ver figura IZ)
f)- Se procederá con la excavación troquelando la estructura contra el muro Milán
o los pilotes, inmediatamente después de alcanzar el nivel de troquelamiento (ver
figura 12)
síL
MURO ML.
^
CONSTRUCCIÓN DE U\S ESTRUCTURAS EN W
PARTE CENTRAL LAS LOSAS VOLARAN A1 (5
DEL CUHRO HACIA LAS COUNDANCIAS
4a ETAPA EXCAVACIÓN HACÍALAS COUNDANCIAS TROQUELANDO LA ESTRUCTURA CONTRA EL MURO MILAN INMEDIATAMENTE DESPUÉS DE ALCANZAR EL NIVEL DE TROQUELES
g)- Una vez concluida la excavación de las colindancias se construirá la estructura
en el área perimetral.
31
MECÁNICA DE SUELOS
2°.- Excavación con muros perimetrales anclados
Esta alternativa esta constituida por anclas a tensión, es decir que
desarrollan su capacidad por la resistencia al esfuerzo cortante que se desarrolla
entre el suelo y la superficie lateral del cuerpo del ancla, de 10 cm. de diámetro,
separados horizontalmente entre si 3 m. ( ver figura 13)
NIVEL DE BANQUETA DE MCWES URALES
Pu-60 lon
L=20M
PU- CAPACIDAD DEL ANCI.P
L LONGITUD DEL ANCLA
-35 m . S2.
SO"» I 3"™
K
CORTE A - A
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1 1 JOrr
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L_
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S-Cm.
SOm
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x]
1 4
FiaURA Xi EXCAVACON COM MUPCS PEFÜNCTRALES ANCLADOS
3a.-Excavación combinando taludes verticales y troquelando en la estructura
definitiva.
En esta alternativa de excavación, se combina talud vertical desde la
superficie hasta 9 m. de profundidad, retenidos en su parte superior por un muro
anclado, y por un talud 1:1 (horizontal y vertical), Entre 9 y 15 m de profundidad,
se retirara en etapas, troquelando con la estructura definitiva construida de la
32
MECÁNICA DE SUELOS
parte superior a la inferior en la colindancia, en la secuencia indicada a
continuación.
a)- Hasta 9 m de profundidad la excavación es igual a la alternativa de
excavación con taludes verticales retenidos con muros anclados.
b)- Se construirá la parte central de la estructura ( ver figura 14)
^ LOSA SÓTANO 3
LOSASÓTANO 4
CIMENTACIÓN
L O S A
Ü Ú P L A N T A
c)- En
donde
la zona
el talud
DETALLE DE PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO FARhB^RECORTE
DELTALUD EN LAZONAQUE ESTE CUBRA LA PILA
LANZADO DE CONCRETO 10 CM DEESPESORAPUCADOSOBREUNA c u b r e | a p j | a S e
M ALIAOS S X 6 10 MO AWCLAOO A ^ VAHLLAS DE IK • Y 60 CV DE LOWQITUDENUNARETCULADE ©XCOVara COITIO S© I0MOELADO
indica en la figura
15; donde se
realizara un saque
cubriendo
inmediatamente el
talud de concreto
lanzado de 10 cm.
de espesor
FIGUFA 15
33
MECÁNICA DE SUELOS
aplicado a una malla 6x6,10/10, anclada con varillas de 3/8 y 60 cm. de longitud
hincadas a una retícula de 1 m. de ancho.
d)- Se retira el talud lateral en etapas y en tramos alternados con la siguiente
secuencia ( ver figura 16).
f)- Inicialmente se construirá una zapata en la parte superior del talud en el centro
del claro que soportara parte de la losa y se construirá también parte del muro
lateral que a su vez detendrá el suelo descubierto.
g)- Posteriormente se retirará otra parte del talud que queda en el eje de la
columna y se construirá la losa y el muro perimetral definitivo en la parte
descubierta.
h)- Se terminara la excavación en la parte del eje de columnas y se construirá la
estructura y su cimentación.
i)- Se terminara con la excavación en las partes, restantes siguiendo la misma
secuencia.
34
PROGRAMAS DE OBRA
Capítulo
ii PROGRAMAS
DE OBRA
INTRODUCCIÓN
La planeación es una buena administración que permite ia anticipación y
preparación para acontecimientos futuros y se evoca a la prevención de
problemas futuros, así a la corrección de los existentes. Los estudios de planeación
al examinar racionalmente el conjunto de soluciones a los problemas existentes,
puede llegar a una solución que no se convierta en un problema futuro.
Por consiguiente, este proyecto de ingeniería fue necesario diseñarse planearse y
construirse satisfaciendo las necesidades del cliente.
PLANEACIÓN A NIVEL CONCURSO
Lo primero que se debe de hacer cuando se comienza la preparación de un
estimado de costo (concurso) es hacer un programa de t iempo necesario para
35
PROGRAMAS DE OBRA
realizar la operación propuesta y fijar un plan tentativo de los métodos para hacer
el trabajo. Es necesario estudiar con detalle los planos y las especificaciones antes
de visitar el lugar del proyecto. Este estudio se avanza lo suficiente como para
establecer un programa de avance, tentativo para las partidas más importantes
del trabajo. El programa de trabajo muestra todas las partidas que afectan el
desarrollo del proyecto y toman en cuenta las condiciones que afecten la
construcción en un lugar particular en una época especifica del año. Con este
programa obtendremos las posibles fechas de entrega de materiales y la cant idad
de materiales para de esta forma no tener nuestro a lmacén saturado de material
que no se esta ocupando en el momento, y que puede producir pérdidas en caso
que se descomponga.
PROGRAMACIÓN A NIVEL OBRA
El programa de construcción consiste en ordenar las diversas operaciones
comprendidas en la construcción de un proyecto en la secuencia requerida para
lograr su terminación en el mínimo periodo siendo económicamente viable.
La representación gráfica más utilizada es la gráfica de barras rectangulares
o gráficas de gantt, este gráfico o diagrama de barras se llama de "gantt" por
que fue desarrollado por el ingeniero americano H.L. Gantt con el fin de organizar
los transportes bélicos en U.S.A. durante la primera guerra mundial. Esta gráfica
muestra las fechas de inicio y de terminación de cada partida de trabajo. Indica
las partidas en las cuales se empalma el trabajo, las partidas que traslapan a otras
y en qué cant idad, y las partidas que deben quedar terminadas antes de que
comiencen otras.
Para construir un gráfico Gantt, dividimos una hoja de papel en columnas,
que nos indicarán el t iempo (sin olvidarse de dejar en la parte izquierda de la hoja
un espacio en blanco para anotar la descripción del trabajo que se va a
efectuar); luego se trazan líneas horizontales que dividirán los distintos trabajos.
36
PROGRAMAS DE OBRA
cuidando dejar en la parte superior un espacio para indicar los períodos de t iempo
u otra información necesaria. Se pueden utilizar para mano de obra, maquinaria,
etc. y en él se trata de comparar lo que se ha planificado y lo que realmente se
hace al ejecutar la obra.
PLAN GENERAL DE LOS TRABAJOS
El conocimiento del t ipo, importe de las obras, y plazo de ejecución no
basta para establecer provisiones exactas. Es necesario elaborar los datos
disponibles hasta conseguir un verdadero plan de trabajo, es decir, conocer la
clase y cant idad de obra que se habrá de efectuarse en cada plazo de t iempo
(mes, semana, año) Para conseguir lo anterior hace falta, en consecuencia,
analizar la obra en forma siguiente:
}.- Descomponer la obra a efectuar en varias partidas o actividades, cuidado de
tener siempre el plazo de ejecución, y poniendo en la lista todas las partidas o
actividades en el mismo orden en el que abrán de ejecutarse.
2.- Determinar, por cada partida, la cant idad de trabajo a efectuar, expresada en
la unidad normal de medida (M2, M3, PZA. etc.)
3.- Establecer la cant idad de trabajo que puede ser hecha por un obrero o
máquina durante una jornada normal de trabajo (8 hrs.)
4.- Prever, de acuerdo con los recursos de mano de obra y medios, con sus
posibilidades de utilización en el trabajo; el número de obreros y medios que se
deberán destinar para su realización, según el trabajo del que se trate y el plazo
del que se disponga.
5.- Calcular el número de días laborables necesarios para realizar la cant idad de
obra prevista para cada partida.
Los programas de trabajo deben quedar preparados al comienzo del
trabajo, con el fin de coordinar el trabajo de todos los departamentos de la
organización del contratista. Como ejemplo a continuación en la (tabla 1) se
37
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tabla 1
38
PROGRAMAS DE OBRA
presenta un programa calendarizado de barras que se usa para la ejecución de
los trabajos de excavación, cinturones y pilas.
ORGANIZACIÓN A NIVEL CONCURSO
Los organigramas nos sirven para representar con la mayor sencillez y
claridad posible cualquier tipo de estructura jerárquica o funcional, la
organización permite el análisis y la visión del conjunto indispensable a toda
estructura humana, ya que todo lo que es organizable encuentra en los gráficos un
medio ideal de expresión.
Para la elaboración de este concurso intervinieron los departamentos de:
construcción, control, compras, administrativo, técnico. En la figura 5.1 se muestra
la organización de los diferentes departamentos que intervinieron en la
elaboración del concurso.
DIRECCIÓN
DE
CONSTRUCCIÓN
DIRECTOR GENERAL
DIRECCIÓN TÉCNICA
DIRECCIÓN
DE CONTROL
DE PROYECTOS
DIRECCIÓN
DE
COMPRAS
DIRECCIÓN
ADMINISTRATIVA!
F i g 5 . 1
39
PROGRAMAS DE OBRA
Cada departamento enunciado en el organigrama de la figura 5.1 tiene las
siguientes funciones:
Director General.
Es el encargado de implementar las políticas de la empresa por medio de
sistemas y procedimientos.
Departamento Técnico
Su objetivo es elabora concursos y precios unitarios, dentro de ios precios
unitarios pone clave al archivo principal de los conceptos del catálogo, capturan
los textos del catálogo y los volúmenes, adecúan los conceptos del catálogo,
hacen lista de materiales (explosión de insumos], seleccionan los subcontratos,
ponen costo a los insumos y obtienen el costo directo. Dentro de la elaboración
del concurso son los encargados de recopilar los datos de los demás
departamentos y organizados para la terminación y entrega del mismo.
Departamento de Construcción
Este departamento es el encargado de cotizar mano de obra y destajos,
debe cotizar maquinaria (renta, rendimiento, subcontrato), en el caso de que el
catalogo de conceptos no tenga volúmenes es el encargado de obtenerlos, hace
una planeación de sus áreas de trabajo.
40
PROGRAMAS DE OBRA
Departamento de Compras.
El departamento técnico le entrega la explosión de ¡nsumos para que los
cotice, está en comunicación constante con el departamento de proyectos para
hacer el programa de entrega de materiales, selecciona al proveedor
Departamento de Proyectos.
El departamento técnico le entrega a este departamento el catálogo de
conceptos y volúmenes y este es el encargado de hacer los programas de barras
(ejecución de obra,materiales, equipo, técnico administrativo, mano de obra)
Departamento de Administración
Es el encargado de hacer los cheques de garantía, así mismo es el
encargado de ver las tianzas y seguros.
4 1
EXCAVACIÓN Y CINTURONES
Capítulo
ni EXCAVACIÓN
Y CINTURONES
INTRODUCCIÓN
Después de hacer los análisis previos para tomar la decisión más adecuada,
para el procedimiento de la excavación se decidió hacerla a base de muros
perimetrales anclados.
El terreno se presentó libre de construcciones.
El procedimiento de excavación se realizó de acuerdo al siguiente
procedimiento: excavación en caja a cielo abierto, mediante medios mecánicos,
ocupando en el proceso maquinaria pesada como fueron dos retroexcavadoras,
dos traxcavos y dos tractores. Con este equipo se trabajo en la extracción de
material t ipo B empleando los procedimientos de excavación determinados por la
42
EXCAVACIÓN Y CINTURONES
empresa responsable de la mecánica de suelos para garantizar la estabilidad de
los taludes verticales.
El procedimiento incluyó la extracción del material, afine de taludes y
fondo, trazo y nivelación, acarreo del material producto de la excavación a tiro
libre fuera de la obra, acarreos de materiales internos, acamellonamiento del
material, limpieza de los frentes de trabajo.
MÉTODO PARA SOPORTE Y PROTECCIÓN DE TALUDES EN EXCAVACIÓN
Para garantizar la estabilidad de los taludes durante los trabajos de
excavación del nivel 0.00 al -15.00 mts. condición necesaria para alojar los 4
niveles de estacionamiento y un nivel de motor lobby, fue necesario instalar en el
perímetro del predio un muro anclado en las paredes del talud vertical, mediante
trabes coladas en sitio monolíticas al muro y sujetadas por anclas.
Las anclas son armaduras metálicas que están constituidas por un paquete de
cables de alta resistencia (torones de presfuerzo) que consolidan la masa de suelo
comprendida entre ancla y ancla, constituyendo por tanto un suelo confinado
que soporte los esfuerzos provocados tanto por ei volumen de la masa, como por
movimientos horizontales.
ANÁLISIS GEOTECNICOS
Para llevar a cabo el control de la excavición para el estacionamiento de 5
niveles, se efectuaron los siguientes análisis:
i) Empujes activos para anclaje.
Para el cálculo de los empujes que deberá resistir el sistema de anclaje se
utilizó la expresión de Rankine:
Pa = ( Pv / m) + ( q / N tf) - (2c /-JÑf) + Uz (1)
donde:
43
EXCAVACIÓN Y CINTURONES
Pa = Presión act iva para cada profundidad en ton/m2
Pv = Presión vertical para cada profundidad en ton/m2
/ = Ángulo de fricción interna de cada estrato.
c = Cohesión de cada estrato en ton/m2
q = Sobre carga en la superficie de 2 ton/m2
Uz= Presión hidráulica a la profundidad considerada, en ton/m2
ii) Diseño de anclas.
Para el diseño de las anclas se utilizaron las expresiones calculadas con el
procedimiento señalado en el inciso anterior y considerando la resistencia al
esfuerzo cortante de los estratos donde quedan alojados los botones de anclaje,
mediante la siguiente ley de resistencia.
s = c +(Piny.) ( tan JZT) (2)
donde:
s = Resistencia al esfuerzo cortante del estrato considerado, en ton/m2
c = Cohesión del estrato considerado, en ton/m2
Piny. = Presión de inyección del mortero, en ton/m2
La longitud del botón de anclaje por cada metro lineal del perímetro de la
excavación se calculó con la siguiente expresión.
Ib' = Ea / s Pan (3)
donde:
Ib' = Longitud del botón de anclaje, en m/m
Ea = Empuje act ivo, en ton/m
Pan = Perímetro del botón de anclaje, en m.
44
EXCAVACIÓN Y CINTURONES
La longitud del botón de cada ancla Ib se define multiplicando lb>or la
separación de las anclas en sentido horizontal por el factor de seguridad que se
aplique. Para este caso, la separación de las anclas en el sentido horizontal será
de 3 m. y el factor de seguridad será de 1.5.
Utilizando el diagrama de empujes definido en (i) y las espresiones definidas
como (2) y (3), considerando además la separación y el factor de seguridad
señalado anteriormente, se define la geometría de las anclas indicada en la figura
17.
NIVEL CEBñOJOUETA PROF CM1 t
I ÍOM f OM. ' JOM.
3 CM. i JOM
30M
CORTE ft A
Pu = Oapac dad dei ancia Lb = Longitud del botón de ancláis
NOTA PRESOW DEL ATI ECTADO OEl MORTIRO. 3 5 K)CM?
FIG'JRAI? OEOMETPIADE KAS ANCLAS
iii) Tensión y longitud de anclas
El ancla transfiere su carga al suelo a través de la resistencia friccionante
entre la interface ancla-suelo; Broms (1968) y Littlejohn (1970) establecieron la
siguiente ecuación, para estimar la carga por fricción.
P = Piny tags ' DL 3.1416 FR (4)
45
EXCAVACIÓN Y CINTURONES
donde:
P = Capac idad del ancla, en ton
D = Diámetro del cuerpo del ancla, igual a 10 cm.
L = Longitud del ancla, en m.
FR = Factor de reducción igual a 0.7
Las anclas se definen con las siguientes características:
TMG Tensión mínima garantizada que corresponde a un alargamiento del 10%.
RMG Resistencia mínima garantizada correspondiente a la tensión de ruptura.
TE Tensión de ensayo.
TR Tensión residual en el ancla después del bloqueo de las cuñas de pretensado.
TA Tensión necesaria en el anclaje determinada por el cálculo de diseño.
Las reglas usuales en las anclas requieren de satisfacer a las siguientes
características:
TE menor o igual que 0.9 TMG
TR menor o igual que TE/0.2
TA menor o igual que TR
Anclas constituidas de seis cables de 13 mm. de diámetro, con una sección de
acero de 558 mm2.
TMG 900 KN
RMG 1060KN
TE 72.0 TON
TA 60.0 TON
En términos generales se inserta en el terreno natural el ancla por medios
mecánicos de manera que en la parte de contacto con el suelo (extremo inferior),
se forme un bulbo adherente con una longitud determinada, de tal manera que al
aplicársele fuerza al ancla en el extremo opuesto del bulbo (trabes de concreto),
este se transfiera por medio de adherencia al propio terreno, constituyendo por si
una masa confinada.
4ó
EXCAVACIÓN Y CINTURONES
TIPOS DE FALLAS
Todo este sistema de estabilización de taludes se hará con el fin de evitar
las diferentes tipos de fallas en los taludes de la excavación. Entendiéndose por
talud cualesquiera superficie inclinada respecto a la horizontal que haya que
adoptar permanentemente la estructura de tierra. Entre los diferentes tipos de
fallas que se nos pueden presentar debido a la falta de resistencia del suelo por
fuerzas internas o externas en la excavación y que evitaremos con el sistema
anterior son las siguientes:
A).- Falla por deslizamiento superficial.
Cualquier talud está sujeto a fuerzas naturales que t ienden a hacer que las
partículas y proporciones del suelo próximas a su frontera deslizen hacia abajo; el
fenómeno es más intenso cerca de la superficie inclinada del talud a causa de la
presión normal confinante que ahí existe.
El desequilibrio que de lugar a la falla podría producirse por un aumento en las
cargas actuantes en la corona del talud, por una disminución en la resistencia del
suelo al esfuerzo cortante.
B).-Falla por movimiento del cuerpo del talud.
Dentro de este t ipo de fallas encontramos dos tipos: fallas por rotación y fallas por
traslación.
Dentro de la falla por rotación se define una superficie de falla curva a lo largo de
la cuál ocurre el movimiento del talud. Las fallas por rotación pueden presentarse
por el pie del talud, sin interesar el terreno de cimentación o pasando adelante del
pie del talud, afectando el terreno en el que el talud se apoya ( falla de base ).
Además puede presentarse las llamadas fallas locales, que ocurren en el cuerpo
del talud, pero interesando zonas relativamente superficiales.
47
EXCAVACIÓN Y CINTURONES
Las fallas por rotación ocurren a lo largo de superficies débiles, asimilables a
un plano en el cuerpo del talud o en su terreno natural. Estos planos débiles suelen
ser horizontales o muy poco inclinados respecto a la horizontal. En la fig. 18 se
presenta estos tipos de falla, así como la nomenclatura usual en taludes.
CORONA DEL TAUC
TALUD f CUERPO DEL TALUD '
ALTURA. 0 8 . TALUD
ANQUIOOaTALUO
ESTRATO DÉBIL
-IGURA 18 NOMENCLATURA Y FELLAS EN E L CUERPO DEL TALUD
a) Nomanclatura
b) Fallas por rotación I LOta¡ 'iPote!pie aeiiana III De base
c) falta por traslación sobre un plano aeb'l
TALUDES EN SUELOS FRICCIONANTES
Para garantizar la estabilidad en suelos friccionantes bastara que el ángulo
del talud sea menor que el ángulo de fricción interna del suelo. Por lo tanto, la
condición límite de estabilidad es simplemente que el ángulo del talud sea igual
al ángulo de fricción interna. Sin embargo si el ángulo del talud es muy próximo a
el ángulo de fricción interna, los granos de arena próximos a la frontera del talud,
no sujetos a ningún confinamiento importante, quedarían en una condición
próxima a la de deslizamiento, que no es deseable por ser el talud muy fácilmente
erosionable por el viento o el agua. Por ello es recomendable que en la práctica el
ángulo del talud sea algo menor que el ángulo de fricción interna. La experiencia
a demostrado que si se define un factor de seguridad como la relación entre los
valores del ángulo del talud y el ángulo de fricción interna, basta que tal factor
48
EXCAVACIÓN Y CINTURONES
tenga un valor del orden de 1.1 o 1.2 para que la erosionabilidad superficial no sea
excesiva.
ORIGEN Y USOS DEL SISTEMA
Este sistema de anclaje al terreno es relativamente nuevo en México a
pesar de tener 25 años aproximadamente de haberse implantado.
Se ha demostrado que es tan versátil que tiene diferentes ventajas en la
construcción a partir de su innovadora funcionalidad mostrando garantizable
seguridad en el tipo de suelo aplicado.
Su uso se ha generalizado para la realización de excavaciones profundas
con suelos estables que tengan fricción, sin presencia del nivel friático, en zonas
urbanas sin necesidad de troquelamiento para la estabilización de laderas en
cortes de terreno, aumentar la cohesión entre bloques de roca o estratos de suelos
inestables, también se a usado para sostener techos y portales de túneles,
previendo efectos de volteo en estructuras altas sujetas a cargas excéntricas
debido a viento o sismo, transfiere cargas al terreno sin necesidad de contrapesos;
contrarresta los efectos de subpresión en losas de fondo de estructuras ligeras,
evita el bufamiento del terreno.
ETAPAS DE EXCAVACIÓN
PRIMERA ETAPA .- Se comenzó con una excavación en todo el terreno y a
una profundidad de -3.5 dejando perímetralmente una banqueta de 0.50 M. de
ancho con un talud 1:1 (horizontal-vertical), como se muestra en la figura 19
SEGUNDA ETAPA.- En la colindancia con la vía pública (calles montes urales,
volcán y ferrocarril de Cuernavaca), se excavó la berma dejando hasta 1 m. de
profundidad, posteriormente se protegió mediante un repellado de cemento
49
B J H XJ f (-4 {£> p {_* ^
EXCAVACIÓN Y CINTURONES
arena de 2.5 cm. de espesor aplicado sobre una malla tipo gallinero anclada con
varillas de 3/8" de diámetro y 1 m. de longitud, hincadas en una retícula de 0.5 m.
de lado. Esta protección al talud se hace con el fin de no permitir la disgregación
del material, por ser este de diferentes tamaños de partículas, y al hacer el corte
de excavación se rompe con su compacidad en el área del corte, (ver figura 20)
F C CUERNAVACA
\ TftLUD 1 1
^MifcM^aiátai
4:
PRIMERA ETAPA 06 EXCAVACIÓN
OSpITi.
L
50
EXCAVACIÓN Y CINTURONES
025 m
Q25m
WPCLLADO DC MORTHíCi \ D E CEMENTO DE 2 £ CM
DE ESPESOR
l.25|
a¿£
BSOto, I '
vatatteS.'E /1 JO m. de longitud
-35rr IGLIRA 20
TERCERA ETAPA.- En la colindancia del lado sur por encontrarse una
construcción se procederá a formar un talud 1:1, 1:0.15 y 1:0.8 (vertical-horizontal),
con una separación de 6 m. del predio evitando el uso de anclas. Conforme se
ejecutaba la excavación se respeto el talud indicado.(Ver figura 21) el cual se
protegió de igual forma que se protegió en la segunda etapa.
z -cr^
rsTmjcnjrtA
:rNrvB-FS
^t* ;
-4-'
nx 6 0 rn
(LQP
51
EXCAVACIÓN Y CINTURONES
Una vez realizada la recimentación se instalará el primer nivel de anclas.
Realizando las perforaciones para su colocación, posteriormente se insertó el
tensor y se procedió a la inyección del barreno (siguiendo el procedimiento que
más adelante se detallará), y así sucesivamente hasta terminar toda la inserción
en la zona de anclaje.
m®»
APALNADO DE MORTERO DE
caewro CON MALLA A N O A D Í - ^ ^
PIACA30XXX2 5
PLACA16X15 K32
OBLE PARA. DAR TBOOtn
A E L A N ^ " .
rCMXl DE EXCAVACIÓN
FIOURA 22
Inmediatamente
después se procedió a
hacer una excavación
manual que servirá
para alojar el cinturón,
después se habilitó el
muro de 2.5 m. de altura
por 0.30 m. de espesor
con una trabe adosada
al centro, en la parte
posterior del muro, esta
última a la altura del
ancla, para así tener
mayor refuerzo para su
anclaje, después se
cimbra al muro o
cinturón, dejando este
elemento a paño
vertical de la
excavación con respecto al límite de! predio, inmediatamente después se coló el
muro con concreto estructural de f'c=250 Kg/cm2. (ver figura 22 )
52
EXCAVACIÓN Y CINTURONES
Al descimbrar el elemento de concreto se hizo una presentación de las
anclas al cinturón sin aplicar carga, las anclas se tensaron hasta que el concreto
alcanzo su resistencia adecuada (66% de su resistencia total), se repitió el mismo
procedimiento en tramos de 3 m. para la colocación de anclas y de 6 m. para el
colado de muros de concreto.
CUARTA ETAPA.- En consecuencia de la construcción del cinturón de
concreto se pudo retirar las bermas de la col indancia a las vía pública hasta el
nivel -3.5 m. en tramos de 6.0 m. alternados con un talud vertical, se procedió
posteriormente a la instalación de las anclas a cada 3.0 m. de separación
realizando la perforación para alojar el ancla de 20.0 m. de profundidad con una
inclinación de 15 grados respecto a la horizontal y una capac idad de 60 ton.
Descimbrando el elemento de concreto se hizo una presentación de las
anclas al cinturón sin aplicar carga, las cuales se tensaron hasta que el concreto
alcanzó la resistencia necesaria, con una capac idad de 60 ton. tensadas las
anclas en los tramos anteriores se prosiguió con el retiro de la berma siempre en
tramos de 6.0 m. alternados tanto para la colocación de las anclas como para el
colado del cinturón.
QUINTA ETAPA.- Ya terminadas la colocación, cimbrado, colado y tensado
de anclas y cinturón en las colindancias de la vía pública, se continuo con la
excavación en toda el área y hasta una profundidad de -9.00 m. dejando taludes
verticales que estos a su vez se protegieron mediante el procedimiento que se
describió en la etapa dos. (ver figura 23).
53
EXCAVACIÓN Y CINTURONES
•xs^^Z*-^ ^ ¿ Z ^ ^ L - 3 D M
_ ^ Pu-60 TON
VARILLA DE I G DE 0 6 M DE LONGITUD V-
\
"-
PEPELLADO C€ MORTERO DE CEMENTO DE 3 CM DE ESPESOR APLICADO SOBRE
^--- UNA MALLA De SX 6 , 1 0 / 1 0
•9.0 m
nOUftA 23 PWOTCCCK?N DC LOS TAuUOES DE COLINDANCIA HASTA B M DE Pft'jFUMDOAO
SEXTA ETAPA.-
Una vez terminada la
protección de los
taludes verticales se
prosiguió la
excavación hasta el
nivel -11.5 m. de
profundidad dejando
perimetralmente una
banqueta de 1.0 m.
de ancho y un talud
1:1 (ver figura 24).
54
EXCAVACIÓN Y CINTURONES
SÉPTIMA ETAPA.- Se continuo con el retiro de la berma atacando
simultáneamente la banqueta. Se retiró en tramos de 3.0 m. de longitud con
taludes verticales, protegiéndolos de inmediato como ya se mencionó
anteriormente. En las partes donde se retiraba la banqueta se continuaba con la
barrenación necesaria para la colocación de las anclas que a este nivel tuvo una
longitud de 25.0 m. de largo y una inclinación de 10 grados con respecto a la
horizontal y con una capacidad al tensado de 52.0 ton. Después se colocó y se
inyecto, con el procedimiento que mas adelante mencionaremos.
Una vez teniendo las anclas colocadas se hace el cimbrado, armado y colado del
muro o cinturón, inmediatamente después de que el muro alcanzo la resistencia
adecuada se tensaron las anclas. ( ver figura 25).
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55
EXCAVACIÓN Y CINTURONES
OCTAVA ETAPA.- Teniendo terminado el cinturón de concreto del nivel -11.5
m. se continua con la excavación en toda el área hasta alcanzar la profundidad
de -14.0 m. dejando perimetralmente una banqueta de 1.0 m. de ancho y un talud
1:1, como se muestra en la figura 26.
p i = capacited ae( ancia
GJXS
NOVENA ETAPA.- Luego se comenzó a retirar la banqueta y berma que se
dejaron en el nivel -11.5 m. Se repitió la etapa séptima hasta llegar al nivel -15.0 m.
en este nivel se retiró la berma en tramos de 3.0 m. se protegieron los taludes, se
barreno y se colocaron las anclas que para este caso fueron de 23.0 m. de
longitud y con una inclinación de 5 grados con respecto a la horizontal, se
continuo con la inyección de las anclas, se abrieron otros 3.0 m. de berma, y se
armó, cimbró y coló el muro, después tensando las anclas ( ver figura 27).
56
EXCAVACIÓN Y CINTÜRONES
0.QC
1
j
\ J
1
j 1
.150 V
FISURA : "
INSTALACIÓN DE ANCLAS Y PERFORACIÓN DE BARRENOS
La perforación en que se alojaron los tensores se hicieron con un diámetro
de 10 cm, usando en algunos barrenos lodo bentonitico y en la mayoría de ellos
solo se uso el aire a presión para la extracción de rezagas.
características de las anclas.
Las anclas están compuestas por un paquete de cables de alta resistencia
capaces de resistir las tensiones requeridas en el proyecto, estos paquetes van
dentro de un tubo PVC de 10 cm. de diámetro, dejando en el principio una
separación desde la punta de los torones hasta el tubo de PVC. En esta parte es
-20 M Pu-eoion.
Pu • carao*» MI moa
5"
EXCAVACIÓN Y CINTURONES
precisamente en donde se forma el bulbo adherente. llamado parte activa del
ancla, y en la punta de todo el paquete se coloco un elemento en forma de
punta o cosquillo que tiene la función de guía , dentro del tubo de PVC de 10 cm.
lleva un tubo de PVC de 1 1 /T junto con el paquete de cables, este tubo es para
inducir la lechada que se inyecto a presión hasta la punta de los cables.
Perforación del barreno.
Para la perforación de los barrenos se uso un equipo de alta movilidad para
la perforación a alta presión con martillo de fondo. A esta perforadora se la llama
TRACK DRILLING. El equipo esta equipado con una gama de diámetros de
barrenos de 85 a l 40 mm, brazo articulado para un alcance óptimo en la
perforación, perforadora hidráulica para dar mejor rendimiento, tiene un
compresor incorporado, orugas super anchas con unos potentes motores de
tracción para desplazarse por todo tipo de terreno, panel hidráulico giratorio,
sistema de monitorización incorporado para una perforación segura y exenta de
problemas.
Inyección del barreno.
El propósito de la inyección del barreno es: Confinar el acero en un medio
ambiente alcalino, protegiéndolo contra la corrosión. Además llena el ducto para
que el agua no entre. Otro propósito es que asegura la adherencia necesaria
entre los tendones y la lechada, para de esta forma adherirse el suelo. Idealmente
la inyección debe tapar toda la sección transversal, sin dejar huecos, debe fluir
fácilmente para llenar los intérsticos que halla entre los alambres y los ductos
donde se apoya. La inyección debe tener una alta resistencia a la compresión y a
la adherencia; también debe alcanzar lo más pronto posible una alta resistencia y
contener una cantidad relativamente grande de cemento. Lo principal para
58
EXCAVACIÓN Y CINTURONES
asegurar un relleno satisfactorio y, por consiguiente, el factor de control más
importante es la relación agua-cemento, la cual no debe ser mayor de 0.45.
Al momento de la inyección de la mezcla se debe comenzar con una
presión baja, y aumentándola gradualmente hasta que la mezcla alcance la
presión de diseño; pruebas realizadas han demostrado que alcanzar la presión de
diseño de esta manera ayuda a eliminar los huecos.
La mezcla que se inyectó consistió en una lechada compuesta por agua-
cemento, para lograr la resistencia adecuada y fácil bombeo se uso una
proporción de 20 Its de agua por un saco de cemento, el agua se mezcló
perfectamente con el cemento para de esta forma evitar grumos y obtener una
mezcla homogénea, después se coloca la lechada en el recipiente de la bomba
de propulsión para así garantizar la economía y la eficiencia.
La inyección se efectúo con una presión de 1.5 Kg/cm2. siguiendo los
procedimientos que a continuación se describen :
a).- Adaptar la manguera de la bomba al tubo de 1 1/2' integrado al tensor
para poder iniciar la inyección desde el fondo de la perforación.
b).-Accionar la válvula de salida de la bomba para iniciar la inyección,
verificando mediante un manómetro que la presión no exceda del valor
especificado.
c).-Debido a las características estratigráficas de los materiales que alojan
los tensores, el volumen de inyección no es posible precisarlo, por lo que se tiene
un volumen aproximado, si se detecta una fuga al suministrar la lechada estos
trabajos deberán de suspenderse, tratando con esto de sellar la fuga para
continuar después de 24 hrs.
d).-Solo se inyecto la parte activa del tensor antes del tensado, después de
este se inyecto la parte libre, con el fin de evitar oxidaciones en los cables. En la
figura 28 se podrá observar la pacte activa y la parte libre del elemento tensor.
59
EXCAVACIÓN Y CINTURONES
ufes METAUCAS
I tCMCtP* PLACA DE MERO
K 3 H CA3OUU0
PVCBCM
nSURA»
e).- pruebas de control de calidad de la lechada y tensado.
Cada muestra que se tomó consistió en 3 probetas las cuales se probaron a las
edades de 1,3 y 7 días, los resultados de estas pruebas al ensaye a la compresión
no fue menor de 100 Kg/cm2.
TENSADO DE ANCLAS
Para el trabajo de tensado de las anclas se hizo de la siguiente manera:
1.- Se aplicó la tensión en incrementos de 25 % de la resistencia a tensión
del proyecto hasta alcanzar el 125 % de la resistencia de diseño.
2.- Se descargo en su totalidad el ancla, se reposo durante 5 minutos y se
continuo con el tensado definitivo.
3.- En el tensado definitivo se tenso el ancla en incrementos de 25 % de
tensión sucesivamente hasta alcanzar la carga proyectada. Al estar tensada en su
totalidad se sujeto al muro por medio de cuñas metálicas apoyadas a una placa
de acero de 3/4" de espesor, como se puede ver en la figura 22.
60
EXCAVACIÓN Y CINTURONES
4.- Como ultimo paso se inyectó la parte libre para evitar la corrosión.
Para evitar el esfuerzo excesivo y la falla en la zona de anclaje, todo el
conjunto de anclaje se debe colocar con cuidado. Las placas de apoyo se
deben colocar perpendiculares a los torones para evitar cargas excéntricas. Por
esa misma razón los gatos deben de estar centrados y de modo que no raspen los
torones en las placas. Toda la superficie de la placa debe de estar apoyada
contra el conreto.
El presfuerzo se suele aplicar con gatos hidráulicos, la cantidad cantidad de
presfuerzo se determina midiendo el alargamiento de los tensores, y comparándolo
con una curva de alargamiento promedio bajo carga, para el tipo de acero
utilizado.
Al terminar la excavación quedaron sin construir tres anclas proyectadas
para el segundo y tercer cinturón, estas anclas no fue posible hacer por que en la
planeación del procedimiento constructivo de la excavación se dejo una rampa
para la entrada y salida de materiales hacia la zona de trabajo.
La rampa del terreno natural nos permitió dar un talud casi vertical sin
presentar fallas críticas, salvo las diferentes capas y esporádicos mantos pumiticos,
que se resolvió protegiendo los taludes como se indico anteriormente.
6 1
CIMENTACIÓN Y ESTRUCTURA
Capítulo
IV
CIMENTACIÓN Y
ESTRUCTURA
INTRODUCCIÓN
Después de haber estudiado los factores para determinar el tipo mas
adecuado de la cimentación como son: funcionamiento, cargas que debe
soportar, condiciones del subsuelo, costo de la cimentación, asentamientos etc. Se
llegó a la conclusión de que el tipo mas adecuado de entre las alternativas de
cimentación era la número tres, a base de pilas de concreto armado con
ampliación de la base, desplantadas a 24 m. de profundidad respecto al nivel de
banqueta de la calle de ferrocarril de Cuemavaca, estas pilas estarán unidas en su
parte superior a base de trabes de liga.
Para fines del procedimiento constructivo se dividió la cimentación en dos etapas:
62
CIMENTACIÓN Y ESTRUCTURA
1.- CIMENTACIÓN PROFUNDA
2.- CIMENTACIÓN SUPERFICIAL
CIMENTACIÓN PROFUNDA.
Debe entenderse que en una cimentación profunda podemos tener pilas,
pilotes, cilindros y cajones. La diferencia entre una pila y un pilote estriba en que la
dimensión transversal mínima de una pila es de 0.60 m.
PILAS
Son elementos verticales de eje recto, que transmiten las cargas de la
superestructura al estrato resistente; en nuestro medio suelen usarse para hacer
cimentaciones de estructuras que deben soportar grandes pesos y que el suelo
donde se desean cimentar es de malas características y los estratos resistentes se
encuentran a grandes profundidades.
Existen pilas con ampliación de la base a esta ampliación se la llama campana.
En general, las pilas se ligan por su extremo superior, mediante un sistema de
trabes, para lo cual es usual demoler la parte superior del fuste.
Comportamiento- Las pilas trabajan a compresión transmitiendo cargas de
gravedad; deben diseñarse de tal manera que posean la capacidad suficiente
para resistir flexión y cortante debido a los desplazamientos horizontales de la
superestructura y de la masa de suelo que confina a las pilas.
El diámetro de la campana, por su parte, queda determinado por el área de
contacto necesaria para no exceder la capacidad de carga del suelo, este dato
lo proporciona la mecánica de suelos.
En ocasiones ocurre que el diámetro del fuste es suficiente para no rebasar
la capacidad de carga del suelo, por lo tanto se hace innecesario la ampliación
de la base. En general, el diámetro del fuste queda determinado por su trabajo de
63
CIMENTACIÓN Y ESTRUCTURA
columna a flexocompresión y cortante, pero, por razones constructivas, el diámetro
mínimo es de 60 cm.
SELECCIÓN DEL MÉTODO CONSTRUCTIVO DE LAS PILAS
Se dice que una cimentación es profunda cuando esta apoyada en los estratos
de mayor resistencia.
La estratigrafía y condiciones del agua subterránea, así como la
profundidad, espesor y tipo de suelo u otro tipo de material de apoyo para las
pilas, influyen en el método de construcción y en el diseño ya que la
permeabilidad, el nivel friático y las propiedades del suelo determinan la
necesidad de usar ademe, lodos o bombeo y definir el método para la colocación
del concreto.
La disponibilidad de las áreas de trabajo, el acceso al sitio y las instalaciones que
haya que proteger contra asentamientos, derrumbes ruidos o contaminación,
influyen en la selección del método constructivo y por ende en el diseño.
Las tolerancias permisibles que se especifiquen, influyen en la definición de
los métodos constructivos, ei alcance de la inspección y el control de la calidad.
El comportamiento de una pila colada en el lugar esta íntimamente ligada
con su procedimiento constructivo.
Para describir como se construye una pila es conveniente estar familiarizado
con el equipo y herramientas a utilizar, con la forma de hacer los barrenos en el
subsuelo (perforación), conocer como preparar y colocar dentro de la excavación
el acero de refuerzo, como vaciar el concreto fresco y finalmente como verificar la
calidad del producto terminado.
64
CIMENTACIÓN Y ESTRUCTURA
EQUIPO NECESARIO
BARRETÓN
PERFORADORA
BROCA ESPRAL
PERFORADORA - Las
perforadoras son máquinas para
hacer barrenos en el subsuelo por
medió de una barra en cuyo extremo
inferior se coloca una herramienta de
avance tal como una broca, un bote
cortador, un trepano, etc.
La barra se hace girar por un
mecanismo a este método se le llama
(SISTEMA ROTATORIO). Estos equipos
FIGURA 29 PERFORADORA MONTADA SOBRE ORUGAS rotatorios de perforación basan SU
operación en la transmisión de un par motriz a una barra (kelly) en cuyos extremos
inferiores se encuentra un dispositivo cortador que penetra en el terreno a base de
rotación.
La perforadora está compuesta de tres secciones principales: con la
transmisión giratoria arriba, con un cortador giratorio abajo y con un cilindro de
trabajo en medio. También cuenta con tres motores eléctricos de 60 HP. para
hacer girar la cabeza cortadora a 60 revoluciones por minuto, por medio de un eje
central y engranes reductores. Cuenta a la vez con sistema de gatos hidráulicos
operados por una bomba eléctrica.
Su funcionamiento consiste, en que la unidad perforadora baja el equipo
cortador hasta descansar en el agujero de la perforación, se colocan los gatos
sujetadores, luego se hace girar la cabeza perforadora y se empuja hacia abajo
por medio del grupo de gatos hidráulicos que pueden ejercer empujes de hasta
450,000 lbs. Cuando el equipo de corte esta saturado de material se saca del
agujero depositando el material en un costado del área de trabajo.
65
CIMENTACIÓN Y ESTRUCTURA
En la construcción de pilas de cimentación se emplean generalmente dos
tipos de perforaciones con sistema rotatorio» según que estén sobre una gru o que
se monten sobre un camión.
La selección de la perforadora más adecuada para un proyecto dado,
depende de las propiedades mecánicas que presenten los materiales del lugar, así
como el diámetro y profundidad proyectados para las pilas.
Para la perforación de estas pilas se seleccionó una perforadora marca
casagrande, modelo CBR120, tipo grúa, con un par de 12,000 kg-m, con un
diámetro mínimo de perforación de 0.45 m. y un diámetro mayor de 1.50 m. y una
profundidad máxima de perforación de 32.0 m. ( Ver fig. 29 )
CAJA
BARRA CENTRAL
BROCAS ESPIRALES.- Pueden ser
cilindricas o cónicas y están formadas
por una hélice colocada alrededor de
una barra vertical central, los elementos
de corte están constituidos por dientes
o cuchillas de acero de alta resistencia
colocados en su extremo inferior. Estas
brocas tienen una caja en donde
Fig, so penetra la punta del barretón o kelly
para su acoplamiento, siendo fijadas por un perno o seguro. (ver fig. 30)
BOTES CORTADORES.- Son cilindros de
acero con una tapa articulada en la base. En
esta tapa se colocan los elementos de corte
además de unas trampas que permiten la
entrada del material cortado pero que impide
su salida del mismo. Se emplea tanto en suelos FONDO
DENTE:
F i g . 31 66
CIMENTACIÓN Y ESTRUCTURA
cohesivos como en suelos friccionantes. (ver fig. 31 )
SELECCIÓN DEL MÉTODO DE PERFORACIÓN
Un aspecto de gran relevancia se refiere a la estabilidad que presentan las
paredes de la perforación durante su ejecución, debiendo decidir por ello si
deben o no ser protegidas para evitar derrumbes o cerramientos. Para tal decisión,
es necesario conocer las características físicas y propiedades mecánicas del suelo
por atravesar, así como la influencia del agua freática, en caso que exista ya que
la estabilidad de las paredes depende de la combinación de estos factores.
En la fig 32 se muestra un árbol de decisiones que toma en cuenta lo
anterior mencionado.
SOLO
PERFORAR
USAR ADEME METÁLICO PARA EMBOQUILLAR
USAR ADEME
METALCOOL0D0 ENTODALA PERFORACIÓN
PROCURAR UN TIRANTE SUFICIENTE DE AGUA O LODO
FIGURA 32 ÁRBOL DE DECISIONES
De acuerdo a la fig. 32 se llego a la conclusión que la barrenacion se haría
sin ademar las paredes de la excavación ya que no tenemos el nivel de aguas
freáticas a la profundidad deseada, y el suelo no es inestable.
67
CIMENTACIÓN Y ESTRUCTURA
PROCEDIMIENTO DE LA ELABORACIÓN DE LAS PILAS
PRIMERA ETAPA.- La perforación es la etapa inicial en la construcción de las
pilas y consiste en formar un agujero en el subsuelo, donde posteriormente se
depositara el material que formara a la pila en si, sea este material; concreto
reforzado, concreto simple, concreto ciclópeo, etc.
Para la perforación se inició desde el nivel superior de la cimentación superficial (
Niv. -15.0), para de esta forma rellenar excedentes.
La dimensión del agujero depende del proyecto, y su sección transversal es
comúnmente cilindrica, como se puede ver en la tabla 3, así como el armado y las
secciones de la misma. Para la realización de esta excavación se hace uso de la
perforadora y del equipo mencionado anteriormente. Para la ampliación de la
base se pueden usar botes ampliadores o simplemente un trabajador puede bajar
y hacerlo en forma manual.
TABLA DE PILAS T a b l a 3
CONCRETO CLASE 1 f e = 250 Kg/cm2
TIPO
P-l
P-2
P-3
P-4
P-5
P-6
FUSTE
(CM.)
80
120
150
150
200
220
CAMPANA
(CM.)
150
180
225
270
300
330
REFUERZO
8 # 8
1 8 # 8
18# 10
26 # 10
32 # 10
38 # 10
ESTRIBOS
E # 4 @ 2 0
E # 4 @ 2 0
E # 4 @ 20
E # 4 @ 20
E # 4 ® 20
E # 4 @ 2 0
Durante la excavación del agujero fue necesario verificar con frecuencia la
verticalidad en las paredes de la excavación, esto se hace colocando un nivel de
68
CIMENTACIÓN Y ESTRUCTURA
carpintero sobre la barra kelly. Esta verificación fue necesaria por que cuando la
herramienta avanza en la perforación se encontraron algunos voleos muy
distantes y estos podrían desviar la verticalidad del berreno
SEGUNDA ETAPA.- Como ya se mencionó anteriormente las pilas son de
concreto armado, en esta segunda etapa se designó una área del terreno para
almacenamiento y habilitado del acero de refuerzo de las pilas, para el habilitado
del acero de refuerzo fue necesario apegerse a las instrucciones señaladas en los
planos, como ganchos, traslapes si los hay, forma y tipo de soldadura, etc. Se usó
acero de refuerzo con límite de fluencia entre 4,000 y 5,000 Kg/cm2. los estribos
fueron anillos cerrados. En la figura 33 se muestra la distribución de pilas.
P.-PILA
0-DADO Figura 33 C - COLUMMA ^
Una vez terminado el habilitado del acero de refuerzo se procedió a colocar el
armado debiendo quedar centrado y rematado en el lecho alto de la contratrabe
69
CIMENTACIÓN Y ESTRUCTURA
de la cimentación superficial. El movimiento del acero de refuerzo se hizo por
medio de la misma grúa perforadora ya que las distancias asi lo permitían.
TERCERA ETAPA.- Los trabajos de esta etapa consistieron en el colado de la
pila, este se coló con concreto clase 1 con un f,c=250 Kg/cm2. Los recubrimientos
libres fueron de 4 cm. como mínimo. El colado de las pilas se hizo con el sistema
tremie, que consistió en colocar una trompa de colado (llamada también trompa
de elefante) que alcance el fondo de la pila, esto se hizo para evitar la
segregación del concreto por su caída, y tener un mejor proceso de colado.
CIMENTACIÓN SUPERFICIAL
Se les llama cimentaciones superficiales a las que se refieren a
cimentaciones en las que la profundidad de desplante no es mayor que un par de
veces el ancho del cimiento; sin embargo es evidente que no existe un límite
preciso en la profundidad de desplante que separa a una cimentación profunda
con una cimentación superficial.
Los tipos de cimentación superficial mas frecuentes son: las zapatas
aisladas, zapatas corridas, losas de cimentación, los dados unidos con
contratrabes.
A todo el conjunto de cimentación cualesquiera que sea su tipo se le llama
subestructura.
70
CIMENTACIÓN Y ESTRUCTURA
DESCRIPCIÓN DE LAS ELEMENTOS
Como se mencionó anteriormente la c imentación superficial se eligió a
base de dados en la parte superior de la pila unidos con contratrabes, y un firme
de 14 cm. de espesor.
DADOS.- Los dados son
elementos estructurales que forman
parte de la c imentación y cuya
función es: tomar momentos debido a
CONTRATRABE \o excentricidad de la carga, en
estructuras sumergidas ó en contacto
con suelos saturados, recibir las cargas
actuantes en la superestructura y
transmitirlas en forma distribuida a la
c imentación profunda, en este caso
son las pilas, para efectos de
anteproyecto las dimensiones del dado suelen sobresalir por lo menos 5 cm. de
cada lado de la columna. El dado puede ser innecesario cuando las columnas son
suficientemente robustas para trabajar a flexión y cortante sin necesidad de un
refuerzo excesivo, en relación con su sección.transversal
Los dados en este caso fueron elementos irregulares de 1.20 mts de altura y 2.20 en
el área de elevadores y sistema, cimbrados a base de cimbra común de contacto
con triplay de segunda cal idad, y armada con acero estructural del # 4 y colado
con concreto estructural clase 1 de f e = 300 Kg/cm2. En la figura 34 se muestra el
armado y forma de los dados más cumunes dentro de la c imentación, y en la
figura 33 se muestra la distribución de los diferentes dados así como su
nomenclatura.
71
CIMENTACIÓN Y ESTRUCTURA
CONTRA TFIABC
Armado típico de
los dados.
2m«IM»20
P L A N T A
FiBuftA 34 D A D O D - 2
CONTRATRABES.- Son elementos estructurales cuya función es tomar
momentos de volteo por excentricidades de las cargas, absorbe asentamientos
diferenciales restringe movimientos horizontales con la cimentación, proporciona
apoyo a muros divisorios o estructurales, da estabilidad y rigidizar los dados y de
esta forma tener un mejor funcionamiento del conjunto de cimentación.
Sin embargo puede prescribirse de aquellos cuando:
a) las columnas estén ligadas a la losa.
b) el material de cimentación es firme, estable y se localiza a flor de tierra.
c) hay una compactacion adecuada al relleno de la cepa.
Las contratrabes tienen un peralte de 1.20 m. y en las porciones centrales alcanzan
hasta una altura de 2.20 mts, están cimbradas a base de cimbra común de
contacto con triplay de 9 mm. de espesor de segunda calidad y armada con
estribos del # 4 @ 20 cm. el colado fue con concreto estructural clase 1 de f,c= 300
Kg/cm2. En la figura 35 se muestra un corte esquemático de el armado típico de
una contratrabe así como sus preparaciones para recibir el firme.
72
CIMENTACIÓN Y ESTRUCTURA
SUPtnCRCE CONHUl
IK&tJWXM PUU¡ rUVAA SUPERO» Oí fM*>U*U£>0
FIRME- El firme para este caso es un elemento estructural, que forma parte
de la cimentación por que esta ligado a las trabes, por lo general los firmes no son
elementos estructurales. La función principal de el firme para esta cimentación fue
la de que en caso de tener asentamientos la estructura se asentara
uniformemente.
El firme tiene un espesor de 14.0 cm. y esta armado con dos parrillas del # 3 @ 20
cm. y colado con concreto normal de f'c= 250 Kg/cm2.
Para estos tres elementos de la cimentación superficial fue necesario apegarse a
los siguientes especificaciones:
- En concreto clase-1 con un peso volumétrico mayor de 2.2 ton/m3.
- Acero de refuerzo con limite de fluencia entre 4000 y 5000 Kg/cm2.
-No deberá traslaperse mas del 50 % del refuerzo principal en una misma sección.
-Los dobleces de varilla se harán en frío.
-Todo el refuerzo corrido y los bastones extremos se anclaran en su extremo a un
elemento principal.
-Los ganchos en los estribos se hicieron a 10 diámetros en su parte recta y se
alterna el remate un estribo con otro.
73
CIMENTACIÓN Y ESTRUCTURA
-Las separaciones de los estribos se empezará a contar a partir del paño de apoyo,
colocándose el primero a 5 cm. de dicho paño.
-El recubrimiento mínimo libre es de 2.0 cm o el mayor diámetro del refuerzo
longitudinal.
-Únicamente se permitirá traslapar varillas hasta del # 6. para varillas del # 8 o
mayores se deberá soldar colocando una placa de cobre en la unión de las
varillas que servirá como respaldo durante el proceso de soldadote hará bisel al
acero para dejar una abertura de 60° y colocar la soldadura.
De esta menera y cumpliendo con las especificaciones antes mencionadas, se
obtendrá una mejor calidad en el trabajo y por consiguiente un mejor
funcionamiento de la subestructura.
PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO
Una vez que la excavación alcanzó el nivel de piso del sótano inferior se
efectuaron las excavaciones que alojarían las contratrabes y los dedos de
cimentación, esto comenzó a partir del nivel -15.00.
En esta etapa el primer paso fué la excavación para alojar las contratrabes,
esta excavación se hizo en dos partes la primera consistió en hacer la excavar por
medios mecánicos en la parte central de cada entre eje hasta una profundidad
de 1.25 mts dejando taludes verticales, usándose medios mecánicos para agilizar
el proceso de excavación ya que en forma manual tardaría mucho tiempo el
proceso, y se hizo solamente en el centro de los entre ejes para evitar golpear las
preparaciones que se dejaron en las pilas para recibir la cimentación superficial.
La segunda parte de la excavación se hizo por medios manuales en las partes en
donde salía la preparación de la pila para de esta forma evitar dañar la pila, otra
de las partes en donde se hizo en forma manual fueron los afines en todas las áreas
ya que la máquina dejaba el fondo de la excavación en forma desnivelada y sin
74
CIMENTACIÓN Y ESTRUCTURA
la cota deseada. El material producto de la excavación se colocó por un lado de
la sepa por que se utilizaría posteriormente de relleno.
El segundo paso fue la elaboración de una plantilla de concreto pobre cuya
finalidad fue la de separar el elemento estructural como son los dados y las
contratrabes, del elemento de soporte que es la tierra y de esta forma evitar que
se contaminara los elementos estructurales.
La plantilla se hizo en obra ya que se requería de una resistencia baja, y se hizo
por medio de una revolvedora de un saco ya que el volumen que se utilizaría seria
grande y de hacerlo en forma manual atrasaría los trabajos.
El tercer paso fué el armado de las trabes y dados, dentro de los dados se
formó una parrilla del # 4 en el perímetro y en la parte superior de este, al mismo
tiempo que las preparaciones que se dejaron de las pilas fueron adosadas al dado
doblándolas y a la vez andándolas al mismo para garantizar la unión entre pila y
dado.
Como cuarto paso fue el cimbrado de contratrabes y dados, esta etapa se
hizo con cimbra común de contacto, esta cimbra antes de colocarse sele daba un
baño de aceite requemado o diesel en las partes que fueran a estar expuestas al
concreto, para evitar que la madera se adheriera al concreto y obtener una
sencilla separación al momento que se desee. Al momento que se colocaba la
cimbra al mismo tiempo se colocaba unos separadores entre cimbra y acero esto
se hizo con el fin de obtener el recubrimiento especificado en los planos, este
recubrimiento se deja en las estructuras de concreto con en fin de evitar la
corrosión en el acero que provoca el intemperismo.
El quinto paso consistió en el colado de los elementos que se están
describiendo esta actividad se hizo con concreto estructural de f,c= 300 Kg/cm2
todo este concreto fué premezclado y se suministro a la obra por medio de ollas
revolvedoras, al llegar las unidades a la obra se hicieron pruebas de laboratorio
como revenimiento del concreto, se tomaron muestras del concreto en cilindros
para probarlos en laboratorio a los 7,14, y 28 días y de esta forma verificar la
75
CIMENTACIÓN Y ESTRUCTURA
resistencia a la compresión del concreto y compararla con la especificada por el
estructurista en los planos.
La colocación del concreto hacia los elementos se realizó por medio de una
bomba estacionaria ya que no hará posible de otra manera.
Antes de la colocación del concreto es necesario que se limpien los elementos a
colar ya que pueden quedar basuras al momento del cimbrado, esta limpieza
puede hacerse con aire por medio de un compresor o con agua. Otra de los
factores que se deben de cuidar entes de comenzar con el colado es la
saturación con agua el área por colar ya que de no saturarse la cimbra absorbe
agua del concreto y este a su vez puede disminuir su resistencia.
El sexto paso consiste en el decimbrado de los elementos después del
fraguado del concreto así como el curado del mismo, este curado se hizo con
productos químicos que consiste en aplicar una capa del producto, que esta a su
vez forma una película que impide la deshidratación del concreto en forma
acelerada, y de esta forma evita grietas en el elemento.
Como séptimo paso fue el relleno de las partes sobrantes de las cepas estos
rellenos se hicieron con material producto de la excavación compactado en
capas de 20 cm. al 95 % de la prueba proctor estándar.
Se entiende por compactación de los suelos al mejoramiento artificial de
sus propiedades por medios mecánicos. La importancia de la compactación de
los suelos estriba en el aumento de la resistencia y la disminución de capacidad
de deformación que se obtienen al someter el suelo a técnicas convenientes que
aumenten su peso especifico seco.
Los métodos usados para la compactación de los suelos depende del tipo de
material con los que se trabaje en cada caso. Los materiales puramente
friccionantes, se compactan eficientemente por métodos vibratorios, en tanto que
en los suelos plásticos el procedimiento de compactación es por medio de carga
estática.
76
CIMENTACIÓN Y ESTRUCTURA
De entre todos los factores que influyen en la compactación obtenida en un
caso dado, podría decirse que dos son los más importantes : uno de ellos es el
contenido de agua y el otro es la energía de compactación.
El octavo paso consistió en colocar una plantilla de concreto simple de f,c=
100 Kg/cm2 en las partes centrales de los entre ejes, para posteriormente proceder
a la colocación y armado del acero de refuerzo que constituiría el firme, este
armado partió de las preparaciones que se dejaron en las contratrabes como se
indica en la figura 35 anteriormente descrita. Este firme esta armado con dos
parrillas de acero del # 3 @ 20 cm. una vez terminado el armado del firme a
continuación se coló con concreto normal de f c= 250 Kg/cm2 a base de concreto
premezclado y bombeado hasta el área del colado.
ESTRUCTURA
CRITERIOS DE DISEÑO ESTRUCTURAL
Toda estructura y cada una de sus partes deberán diseñarse para cumplir con los
requisitos básicos siguientes:
1.- Tener seguridad adecuada contra la aparición de todo estado límite de falla
posible ante las combinaciones de acciones más desfavorables que puedan
presentarse durante su vida esperada.
2.- No rebasar ningún estado límite de servicio ante combinaciones de acciones
que corresponden a condiciones normales de operación.
Se entiende por estado límite de falla cualquier situación que corresponda al
agotamiento de la capacidad de carga de la estructura, y se considerará como
estado límite de servicio la ocurrencia de desplazamientos, agrietamientos o
daños que afecten el correcto funcionamiento de la edificación, pero que no
perjudique su capacidad para soportar cargas.
77
CIMENTACIÓN Y ESTRUCTURA
En el diseño de toda estructura se deberá tomarse en cuente los efectos de
las cargas muertas, de las cargas vivas, de sismo y de viento cuando este último
sea significativo.
Se consideran tres categorías de acciones, de acuerdo con la duración en
que obran sobre la estructura: Las acciones permanentes que son las que obran en
forma continua sobre la estructura y cuya intensidad varía poco con el tiempo
como ejemplo las cargas muertas.el empuje estático de tierras etc. Las acciones
variables son las que obran sobre la estructura con una intensidad que varía
significativamente con el tiempo como ejemplo son las cargas vivas, la
temperatura etc. Las acciones accidentales son las que no se deben al
funcionamiento normal de la edificación y que pueden alcanzar intensidades
significativas sólo durante lapsos breves como ejemplo tenemos los efectos de los
sismos, los efectos del viento etc.
DESCRIPCIÓN DE LA ESTRUCTURA
La estructura en estudio tiene una área de construcción de 42,000 M2 y está
distribuida arquitectónicamente por cuatro sótanos, un motor lobby, una planta
baja, cuatro niveles y una azotea. En la figura 36 se muestra un corte esquemático
del edificio en donde se puede observar los niveles y la composición del mismo. La
estructura está constituida estructuralmente por columnas circulares de concreto
armado, losas aligeradas con casetón recuperable de fibra de vidrio y muros de
concreto armado en el perímetro de los sótanos. Tomando en cuenta el
reglamento de construcciones para el distrito federal y la clasificación de las
construcciones nos encontramos que el edificio a analizar es del grupo B por que
este grupo incluye edificaciones comunes destinadas a vivienda, oficinas, lugares
comerciales, y hoteles.
78
CIMENTACIÓN Y ESTRUCTURA
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MOTOR LOBBY
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I MTAIM0 2
MJAÍ40 3
SÓTANO 4
nauRA 3t CORTE ESQUEMÁTICO POR NIVELES
El sótano cuatro esta diseñado para áreas de estacionamiento y cuenta
con una área de construcción de 4,612 M2 de los cuales existe una cisterna de
48,600 M3 de capacidad para almacenar agua, además en este nivel se
encuentra localizada la red del sistema de tierras y aparta rayos, las cuales se
ejecutaron conforme a las especificaciones del proyecto, cada una cuenta con
registros para checar la conductividad de los mismos; en la parte central del área
esta ubicada la zona de elevadores y a la vez cuenta con tres bodegas.
El sótano tres, dos y uno están destinado para estacionamiento y al igual
que en el sótano cuatro tiene una área de construcción de 4,612 M2 cada uno,
cada sótano cuenta con tres bodegas. En la figura 37 se muestra la distribución
del área de los sótanos, así mismo en la parte central del área se encuentra la
zona de elevadores en donde se encuentran ubicados ductos que corren desde el
sótano cuatro hasta la azotea en donde se alojarán las instalaciones de aire
acondicionado, instalación eléctrica, instalación hidrosanitaria. Y en la parte sur
79
CIMENTACIÓN Y ESTRUCTURA
del área se observan dos rampas vehiculares y una escalera de servicios que
comunicará desde el sótano cuatro, hasta el motor lobby.
COMMNCW
nsuun
En el sótano de motor lobby al igual que los demás sótanos está destinado a
estacionamiento y tiene una área de construcción de 4,612 M2 a excepción que
en este sótano se encuentra ubicada una sub-estación eléctrica, una oficina de
administración, un vestíbulo, además tenemos una zona de sanitarios, una bodega
de basura. En este nivel comienzan las escaleras de emergencia y de servicios, en
esta zona nos encontramos con las rampas de entrada y salida de sótanos, así
mismo una caseta de control vehicular por la entrada ubicada sobre la calle de
volcán.
80
CIMENTACIÓN Y ESTRUCTURA
La planta baja tiene una área de construcción de 4,612 M2 y está
constituida por nueve oficinas, en el centro del área se localizan los baños, una
zona de servicios, los elevadores y a un costado se localiza un espejo de agua, en
el exterior se encuentran áreas jardineras y áreas de accesos para la entrada y
salida de vehículos y de peatones.
En los niveles uno, dos, tres y cuatro cuentan con una área de construcción
de 13,821 M2 que serán utilizados como oficinas, y está compuesta por cuatro
elevadores, una escalera de emergencia que corre desde el motor lobby hasta la
azotes, una escalera de servicios que comunica al moto lobby, la planta baja,
niveles uno, dos, tres, cuatro y azotea. En la figura 38 podemos ver la localización y
distribución de estos niveles.
8 1
CIMENTACIÓN Y ESTRUCTURA
En la azotea tenemos un helipuerto de 506.25 m2 además se cuenta con un
pretil en todo el perímetro, tenemos también un cuarto de máquinas para los
elevadores.
COMPORTAMIENTO DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES
Columnas.- Las columnas son elementos verticales que pueden ser
construidas por diferentes tipos de materiales. Concreto, Acero, Madera etc.
Dentro de las acciones que están sujetas las columnas son: carga axial, momento
flexionante y efectos de esbeltez entre otras.
La carga axial se define como una carga perpendicular a una área del elemento,
mientras el momento flexionante es provocado por excentricidades accidentales
en la colocación de la carga o por los pequeños defectos constructivos, por esta
razón, los reglamentos de construcción recomiendan considerar siempre la
existencia de momentos flexionantes, aun cuando el análisis indique que no hay
dichos mo'mentos. Por otra parte se entiende por efecto de esbeltez la reducción
de la resistencia de un elemento sujeto a compresión axial o a flexo-compresión,
debido a que la longitud del elemento es grande en comparación con las
dimensiones de su sección transversal.
En la figura 4 se presentan curvas carga deformación unitaria para tres tipos
de elementos de concreto ( A. - concreto simple, B - concreto con estribos, C -
concreto con hélice ) sujetos a compresión axial.
En la curva A se muestra que el cilindro alcanza la carga máxima cuando llega a
una deformación unitaria del orden de 0.002.
Si se adiciona refuerzo longitudinal a un espécimen de concreto simple y se
utiliza refuerzo transversal necesario para mantener las varillas longitudinales en su
posición durante el colado, la falla se produce a una deformación de 0.003 ó
0.004 como se muestra en la curva B a esa deformación, el concreto se agrieta
82
CIMENTACIÓN Y ESTRUCTURA
longitudinalmente, las varillas longitudinales se pandean entre estribos, al faltarles
el soporte lateral del concreto.
-KfL CONCRETO
S IMPLE
-nr
-Hr -n. C O N C R E T O C O N C O N C R E T O C O N
REFUERZO LONGITUDINAL R E F U E R Z O LONGITUDINAL Y ESTRIBOS Y HÉLICE
CUANDO LA « L I C E ESTA MUV ABIERTA
0.001 aoo3 tuna ajjaa DCFOOMAOOM
Fig. CURVA CAKCA OEFODMACION
SUJETAS A CARGA
DE
DECOMPISSMM
Si el elemento, además del refuerzo longitudinal, tiene refuerzo helicoidal
continuo a todo lo largo, su comportamiento bajo carga queda representado por
la curva C de la figura 4 Inicialmente su comportamiento es similar al de un
cilindro con estribos, hasta llegar al máximo a una deformación unitaria de 0.002
aproximadamente a esta deformación el recubrimiento de la hélice empieza a
desprenderse y, por lo tanto, la capacidad de carga del elemento disminuye. Al
deformarse lateralmente el concreto, la hélice se alarga, produciendo como
reacción una presión confinante en el núcleo limitado por la hélice. Si el
confinamiento proporcionado por la hélice es suficiente, para alcanzar una
segunda carga, se comportara como se muestra en la curva C2. Por lo contrario, si
el confinamiento no es suficiente, nunca se alcanzará una carga como la del
primer máximo ( curva C3 ). Si se ensaya un espécimen con hélice y refuerzo
83
CIMENTACIÓN Y ESTRUCTURA
longitudinal, pero sin recubrimiento, la etapa inicial quedará representado por la
línea de trazo interrumpido.
Se puede considerar entonces que la resistencia en compresión axial de un
elemento de concreto reforzado como es el caso de las columnas que a
continuación se describirán se obtiene de la contribución de cuatro factores
principales : el concreto del núcleo, el acero longitudinal, el concreto del
recubrimiento y el refuerzo helicoidal.
Losas
Las losas son elementos estructurales cuyas dimensiones en planta son
relativamente grandes en comparación con su peralte. Las acciones principales
sobre las losas son cargas normales a su plano, auque en ocasiones actúan
también fuerzas contenidas en el plano de la losa.
Las losas de concreto pueden ser macizas o aligeradas. El aligeramiento se
logra incorporando bloques huecos o tubos de cartón, o bien, formando huecos
con moldes recuperables de plástico u otros materiales. Las losas aligeradas
reciben a veces el nombre de losas encasetonadas o reticulares.
En algunos sistemas estructurales las losas se apoyan sobre muros o sobre
vigas que a su vez se apoyan sobre columnas, mientras que en otros, las losas se
apoyan directamente sobre columnas. Las primeras reciben el nombre de losas
perimetralmente apoyadas, y las segundas, se les nombra losas planas. En las losas
planas se utiliza a veces ampliaciones en la zona de unión de la columna con la
losa, a esta ampliación recibe el nombre de capitel. Para reducir los esfuerzos
cortantes en la región de la columna y la cantidad de acero necesario para
momentos negativos de flexión, en especial cuando la carga viva excede de 150
Ib/pie2, se forma un abaco rectangular de apoyo o losa mas gruesa.
Ventajas .- Las estructuras construidas con el sistema reticular tienen siempre un
aspecto muy agradable de ligereza y esbeltes. El entrepiso reticular permite
84
CIMENTACIÓN Y ESTRUCTURA
proyectar con plantas completamente libres, en las que las posición de los muros
puede variar con entera libertad, sin que eso implique un diseño especial del
elemento. Permite la modulación con claros cada vez mayores, esto significa
reducción en el numero de columnas y obtención de volúmenes más amplios.
Ofrecen también excelentes características acústicas y es también un aislante
térmico, lo cual hace aconsejable su aplicación en climas cálidos y en estructuras
de hoteles, hospitales etc. La ausencia de trabes a la vista, elimina por completo el
falso plafón lo cual representa una economía apreciable. Pueden ejecutarse
fácilmente los voladizos de las losas, estos voladizos pueden alcanzar sin problema
3 y 4 m. En edificios de estacionamientos se obtiene una mayor rigidez de los
entrepisos y gran estabilidad a las cargas dinámicas. Con este sistema los esfuerzos
de flexión y cortante son relativamente bajos y repartidos en áreas grandes. En
casos de cargas horizontales en la estructura, como viento o sismo, se producen
fuertes concentraciones de esfuerzos en las uniones entre columnas y entrepisos,
precisamente en estos lugares (zona de capiteles), es muy fácil concentrar
material resistente. El entrepiso reticular se presta a resistir fuertes cargas
concentradas ya que estás se reparten rápidamente a áreas muy grandes atreves
de las nervaduras vecinas de ambas direcciones, cercanas a la concentración.
Una losa reticular es más liviana , y al mismo tiempo más rígida, que una losa de
tipo convencional, esto proporciona economías apreciables en el diseño y
construcción de los elementos de soporte, como columnas y cimientos. Una
economía importante que se logra es la de la mayor duración de la cimbra, la
cual no se adhiere al concreto directamente sino a las nervaduras, y puede usarse
mayor numero de veces. Mayor rapidez de construcción lo que repercute en el
costo de la obra, esto se asegura en primer lugar por la cimbra plana que
puede hacerse fácilmente, en segundo lugar el volumen en los colados de la obra
es muy reducido.
85
CIMENTACIÓN Y ESTRUCTURA
Muros
G-SOg MOTOR LOBBY
.a.
Dentro de esta edificación tenemos muros
estructurales de concreto y muros de mampostería.
Los muros de concreto son elementos estructurales
ya que sirven de contención para soportar los empujes
del peso propio de la tierra y las cargas vivas en las
colindancias, así como las cargas muertas del mismo.
Los muros de concreto están ubicados en el perímetro
de los sótanos y se encuentran desde el sótano cuatro
hasta el nivel superior del motor lobby. En la figura 39 se
muestra un corte esquemático de la sección del muro
aquí podemos observar su armado de acero y la altura
del mismo.
Los muros de mampostería construidos en esta
edificación fueron muros confinados ya que las normas
técnicas complementarias dividen a los muros de
acuerdo a su comportamiento estructural en cuatro
grupos:
muros diafragma.- estos son los que se encuentran rvaju 39
rodeados por vigas y columnas de un marco estructural
al que proporcionan rigidez ante cargas laterales.
muros confinados.- estos son los que están reforzados con castillos y dalas
que cumplen con los requisitos siguientes: Las dalas y castillos tendrán como
dimensión mínima el espesor del muro. El refuerzo longitudinal estará por lo menos
de tres barras de acero corrugado. Los castillos existirán por lo menos en los
extremos de los muros y en puntos intermedios del muro a una separación de vez y
86
CIMENTACIÓN Y ESTRUCTURA
media su altura, y no mayor de 4.0 m. Existirá una dala en todo extremo horizontal
del muro. La relación altura a espesor del muro no exederá de 30.
muros reforzados interiormente.- Estos son muros reforzados con malla o
barras corrugadas de acero, horizontales y verticales, colocadas en los huecos de
las piezas, el hueco de las piezas tendrá una dimensión mínima mayor de 5 cm. y
un área no menor de 30 cm. el refuerzo vertical en el interior del muro tendrá una
separación no mayor de 6 veces el espesor del mismo ni mayor de 80 cm.
muros no reforzados.- se consideran como muros no reforzados aquellos que
no tengan el refuerzo necesario para ser incluidos en alguna de las tres categorías
anteriores.
Los muros construidos para esta edificación cumplieron con las siguientes
especificaciones:
a)- todos los muros fueron desligados de la estructura por medio de un material
compresible e impermeable, en sus extremos y en la parte superior,
b)- en zona de baños, escaleras, elevadores los muros fueron de tabique rojo
recosido de 14 cm. de espesor.
c)- las divisiones interiores de oficinas fueron a base de cancelería de tablaroca.
d)- todos los muros de tabique rojo llevan castillos de 15 por 15 con 4 vars.#3 y E#3
separados cada 20 cm.y una separación no mayor de 2.50 m.
e)- todo el refuerzo vertical de los castillos fue anclado a la losa inferior, antes de
colar dicha losa.
f)- todos los muros llevaron una dala de remate de 15 por 15 del mismo armado y
espesor de los castillos.
PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO DE LOS ELEMENTOS
Columnas : Las columnas partieron de la preparación que se dejo al
momento de construir las dados y las contratrabes, esta preparación esta
constituida por varillas que se anclaron con los dados y se dejaron a diferentes
87
CIMENTACIÓN Y ESTRUCTURA
alturas para de esta forma obtener una mejor resistencia de la columna y evitar la
falla en este punto de unión. En la tabla 5 tenemos el armado de las columnas así
como las secciones, a la vez podemos observar que a partir de la planta baja la
sección y el armado de las columnas cambia notoriamente, este cambio es
debido a que en esta zona los momentos flexionantes y la carga axial disminuyen
por lo tanto la sección es mas esbelta.
tabla 5
1 T A B L A DE C O L U M N A S |
TIPO
C-l
C-2
C-3
C-4
C-5
C-6
NIVEL diámetro refuerzo
estribos diámetro refuerzo estribos
diámetro refuerzo estribos
diámetro refuerzo estribos
diámetro refuerzo estribos
diámetro refuerzo estribos
DE CIMENTACIÓN
A P. BAJA 105
18# 10
1E#4@15 115
20 # 12 1E#4@15
115 20 # 12
1E#4@15 115
20# 12 1E#4@15
125 24#12
1E#4@15 135
28 # 12 1E#4@15
DE P. BAJA
A NIVEL 3 80
8 # 10 + 4#8
1E#4@15 115
20 # 12 1E#4@15
115 2 0 # 12
1E#4@15 90
18#10 1E#4@15
100 20#10
1E#4@15 110
18# 12 1E#4@15
DE NIVEL 3!
A AZOTEA 80
8 # 10 + 4#8 |
1E#4@15 90
18#10 1E#4@15
90 18#10
1E#4@15 1 90
18#10 1E#4@15
100 20#10
1E#4@15 110
18# 12 1 1E#4@15
La primer parte de la construcción de una columna es continuar con el
armado de la preparación antes mencionada. Ya que se encuentra totalmente
armada, se coloca la cimbra que para este caso fue cimbra metálica . ¿por que
cimbra metálica? para responder a esta pregunta es necesario hacer un análisis
88
CIMENTACIÓN Y ESTRUCTURA
de costo entre una cimbra con madera y una cimbra metál ica, en este análisis los
factor determinantes son:
1- costo del material.
2- costo de la mano de obra.
3- usos de la cimbra.
4- avances con cada una de las cimbra.
Para esta situación se optó por la cimbra metál ica ya que si observamos en
la tabla 5 tenemos seis tipos de secciones 0.80, 0.90, 1.00, 1.05, 1.15 y 1.25 y
tenemos 360 columnas por ejecutar, por lo tanto los usos de la cimbra permitían
abatir el costo de los materiales que era mas alto que para la cimbras de madera,
también observamos que son muchos los usos de la cimbra por lo que
continuamente tendríamos que fabricar de madera cada vez que se rompiera,
otra razón por lo que se uso cimbra metál ica fue que las columnas se
especif icaban con acabado aparente y con este t ipo de cimbra es muy simple
obtener este acabado.
Una vez que se encuentran cimbradas las columnas se debe plomear las
columnas este paso se hace tirando un alambre con una p lomada separado
entre cimbra y alambre 20 cm. desde la parte superior de la columna por el
costado hasta unos 30 cm. antes de tocar el piso, la f inalidad es que la misma
separación que se le dio en la parte superior se tenga en la parte inferior. Otro
paso en la construcción de una columna es centrar el acero haciendo uso de
cuñas o pollos que se colocan en la parte intermedia del acero y la cimbra. El
siguiente paso es la colocación de adit ivo para que haya una mejor unión entre el
concreto seco con en próximo concreto que se colocará. Como ultimo paso es la
colocación del concreto premezclado (colado de columnas) que para este caso
fue por medio de bomba estacionaria. Ya colado el elemento es necesario checar
los plomos por si hubo algún movimiento dentro del proceso de colado, y evitar de
esta forma que la columna quede desplomada; no es conveniente que las
89
CIMENTACIÓN Y ESTRUCTURA
columnas queden decentradas, por que si es asi la columna trabajaria con fuerzas
excéntricas lo que provocaría un aumento en los momentos flexionantes.
Muros
Su construcción es semejante al usado para las columnas y de igual forma se hizo
uso de cimbra metálica en placas de 1.50 m. reforzadas con ángulo de 2 pulgadas
soldado en el perímetro de la placa y en las porciones centrales se colocaron dos
ángulos mas para evitar el pandeo por la presión del concreto, de este tipo de
cimbra se construyeron 12 pzas. que fueron suficientes para el cimbrado del muro.
Este cimbrado se realizaba en las áreas próximas al colado de las losas como se
muestra en la figura 40 donde podemos ver las zonas de trabajo de muros.
columnas y losas.
COUNDANCIA
F101RA40
90
CIMENTACIÓN Y ESTRUCTURA
Losas
Las losas que se construyeron para los sótanos de estacionamiento fueron
losas aligeradas con casetón de fibra de vidrio recuperables, este sistema elimina
el block de concreto y la cimbra convencional, pero así mismo evita el uso de
cimbras pesadas, difíciles de maniobrar y de colocar. El casetón es una ca ja de
resina poliéster, reforzada con fibra de vidrio; de 63.5 por 63.5 de lado y 45 cm. de
alto, en los ajustes que se presentaban en el perímetro se uso casetón de 63.5 por
37.5 de lado y 45 cm. de alto, cada uno de estas piezas pesa aproximadamente ó
kg. Este sistema es muy eficiente por que te ahorra t iempo y mano de obra por su
faci l idad de acarreo y espaciamiento, a la vez su faci l idad para el descimbrado.
El primer paso para la construcción de este sistema de losa es la co locación
de los pies derechos debidamente distanciados, entendiéndose por pie derecho
el elemento que soportará los elementos donde descansaran los casetones.
Como segundo paso consiste en colocar polines sobre las canaletas de los
pies derechos, que servirán de base a los largueros que soportaran los casetones.
Los largueros mencionados anteriormente deberán ser colocados a la distancia
del ancho del caserón.
Como tercer paso es la colocación de los casetones sobre los largueros,
cuidando su perfecta aleación a tope, y para fijarlos es necesario introducir clavos
de 1 Vt pulgadas en los orificios que se encuentran en las esquinas de los
casetones y de esta manera evitar el posible movimiento a la colocación del
acero y del concreto.
El cuarto paso consiste en calafatear las pequeñas juntas que pueden
quedar al colocar el casetón, este calafateo se hace por medio de yeso. Una vez
terminada esta e tapa los casetones se engrasan debidamente para evitar que el
concreto se adhiera al casetón y tener un mejor desimbrado.
El quinto paso fué la colocación del acero esto se hizo de acuerdo a como
lo solicitaban los planos estructurales, la figura 40 muestra que al unir los casetones
91
CIMENTACIÓN Y ESTRUCTURA
queda un espacio que ocupará el acero habil i tado, a esta parte se le l lama
nervadura, estas nervaduras t ienen un armado diferente una de otra, por lo que
tenemos nervaduras principales y nervaduras secundarias. En esta figura podemos
observar que al rededor de la columna se forma capiteles al igual que en el
perímetro de la losa.
Las nervaduras principales tienes secciones de 45 por 50 cm. y están
armadas por 4 vars corridas #8 en ambos lechos y 4 bastones de #8 en cada eje,
los estribos son del #4 separados 15 cm. uno del otro. Mientras que las nervaduras
secundarias t ienen secciones variables pero las mas comunes son de 30 por 50 cm.
y están armadas por 2 vars corridas #8 y 1 vars #6 en ambos lechos, y 3 bastones
#8 en cada eje, sus estribos son del 4 separados 15 cm. uno del otro. Al terminar el
armado de los nervaduras se continua con el armado de la parte de compresión
de la losa, con 1 vars # 3 en cada centro del casetón en ambas direcciones. En la
figura 41 se esquematiza la sección típica de una losa.
REFUERZO DE LA CAPA A COMPRESIÓN
REFUER; DENERVAOUR,
CASETÓN NERVADURA ZOI CALAFATEO VÁLVULA
0.05
0.tóm.
En la figura 42 se muestra el detalle típico del armado de los capiteles.
92
CIMENTACIÓN Y ESTRUCTURA
REFUERZO DE NERVADURA
*4@15 EN AMBAS DIRECCIONES CUBRIENDO EL ANCHO DE LA COLUMNA
E«4$I5 EN DOS DIRECCIONES EN ZONA MACEA
CAPITAL AL REDEDOR DE [A COLUMNA CAPITEL PERIMETRAL
FIGURA 42
El sexto paso es la colocación del concreto premezclado, con un F'c= 300
Kg/cm2 a los 28 días suministrado por ollas revolvedoras y conducido hasta el área
de colado por bombas estacionarias.
El séptimo y ultimo paso consistió en el curado y desimbrado de concreto, el
curado se realizó de la forma descrita para los columnas, el desimbrado se hace
mediante una manguera conectada a un pequeño compresor de 1 H.P. se
inyecta aire a una presión de 41 Ibs/in2 a través de un orificio que lleva el casetón
en su parte central, desprendiéndose estas con facilidad para iniciar el ciclo de
construcción de losa.
Para agilizar la ejecución de estos trabajos fue necesario usar una torre grúa
marca pinternal, modeloGP-3070, con 24.0 m. de flecha. La carga máxima que
soportaba la torre se presento de la siguiente forma: en la punta de la pluma
carga 800 kg. y su carga máxima es de 1,400 kg. En la figura 40 se indica la
ubicación de la torre así como los alcances de la misma, la ubicación de la torre
se eligió en el punto donde no sea necesario moverla durante la ejecución de los
trabajos y a la vez la pluma tenga alcance hacia el banco de materiales; un
aspecto importante que se debe tomar en cuenta es que al momento de que la
93
CIMENTACIÓN Y ESTRUCTURA
pluma gire no tenga obstrucción con edificaciones vecinas, cables eléctricos o
cualquier objeto que impida su movimiento. En esta misma figura podemos ver las
zonas de trabajo; estas zonas se seleccionaron de esta forma con base al
programa de planeación de recursos que se mencionará en el capitulo II.
El tipo de losas mencionadas anteriormente fueron empleadas hasta el nivel
de motor lobby, mientras que a partir de la planta baja hasta la azotea se
construyeron losas perimetralmente apoyadas, estas losas tienen un peralte total
de 30 cm. y se aligeraron con casetón al igual que las losas de los sótanos, los
casetones se distribuirán dentro de cada tableo de tal manera que formen
nervaduras rectas y ortogonales con anchos mínimos de 10 cm. dejando
perimetralmente una zona adyacente a columnas que se reforzará a esta zona se
le llama capitel. El procedimiento constructivo de esta zona es igual al descrito
anteriormente por tal razón mencionarlo es repetir lo anterior.
94
CONTROL DE OBRA
ETAPAS DE CONSTRUCCIÓN
En forma general podemos dividir la construcción de la edificación en la
cual nos referimos en este trabajo en cuatro partes mas importantes:
CONSTRUCCIÓN
DE LA OBRA J 1
- Contrato de obra
- Contrato colectivo del trabajo
- Contratación de personal
- Ejecución de la obra
9 5 .
CONTHOLDEOBRA
CONTRATO DE OBRA.
Esta obra se nos asigno directamente por el cliente, y el primer paso fué la
elaboración del contrato por obra a precio unitarios y tiempo determinado, esta
modalidad es la más común actualmente y consiste en que los trabajos son
determinados y especificados por un catálogo de conceptos con volúmenes de
obra y precios fijos. Para esta obra por ser asignación directa el contratista obtuvo
los volúmenes de obra y elaboró el catalogo de conceptos.
El contrato de la obra se celebra entre el cliente (contratante) y el
constructor (contratista), en donde especifica lo siguiente: fecha, tipo de
contratación, objetivo del contrato, importe de las obras objetivo del contrato,
plazo para la entrega del inmueble, programas de trabajo, planos y
especificaciones, formas de pago, ajustes eventuales a precios unitarios, motivos
para la suspención de la obra, modificaciones al programa, recepción de obra,
fianzas, anticipo, subcontratación, suspención de los trabajos, sanciones por
incumplimiento al programa, rescisión del contrato etc.
CONTRATACIÓN DEL PERSONAL
Los seguimiento que debe hacer la empresa para la contratación de un
trabajador obrero son los siguientes: especificar dentro del contrato el tiempo de
contratación (tiempo determinado o tiempo indeterminado), dar de alta a el
trabajador en (HACIENDA, I.M.S.S.. S.A.R.. INFONAVIT), dar de alta en el sindicatoí
contra colectivo de trabajo), firma de todos los documentos del contrato.
El contrato del trabajador contiene los datos generales de la empresa y del
trabajador, el salario que percibirá, el lugar de prestación del servicio, los días de
descanso, el día de pago (lugar y fecha), duración de la jomada, servicio que
debe prestar el trabajador etc.
96
CONTROL DE OBRA
La empresa queda facultada de deducir del salario del trabajador, las cantidades
que señala la ley federal del trabajo en su articulo 110. Cuando se despide un
trabajador se le debe de hacer su finiquito en donde se integra por su sueldo,
aguinaldo, vacaciones y todas las prestaciones que la ley implica.
SUBCONTRATACION
Es difícil que una misma empresa sea especialista en todas las actividades
que intervienen dentro de un proyecto es por esto que se recurre a la
subcontratación, en donde se busca que el subcontratista sea una empresa
especializada en la actividad a desarrollar. Para este proyecto fue necesario
pedir apoyo a subcontratistas en instalaciones especiales como son: aire
acondicionado, detección contra incendio, telefonía, elevadores, instalación
eléctrica, instalación hidrosanitaria, y acabados en general.
Como se puede notar, los subcontratistas se encargan de la mayor parte de
la obra, por lo que es muy importante controlar sus avances, para que no exista
interferencia entre los trabajos que ellos realizan. De hecho la constructora sólo se
limita a la administración y el control de las funciones de cada subcontrato y
aunque aparentemente no existen tantos problemas en cuestión de inversión
debemos cuidar las dosificaciones económicas que a cada subcontrato se asigne,
de entre los puntos mas importantes que se deben de cuidar en un subcontrato
son:
1.- realizar un contrato con cada uno de los subcontratistas para legalizar las
funciones, derechos y obligaciones a que se hacen acreedoras cada una de las
partes.
2.- solicitar las fianzas del anticipo y garantía de terminación de los trabajos.
3.- abrir una bitácora de obra con cada subcontratista para que cada una de las
modificaciones que se realicen conforme a los trabajos se encuentren totalmente
autorizadas.
97
CONTROL DE OBRA
4.- realizar juntas semanales con el técnico responsable del proyecto para conocer
eludas, o problemas del proyecto.
5.- establecer fechas de entrega de estimaciones para establecer el período de
pagos.
6.- exigir su incripcion al I.M.S.S.. INFONAVIT. S.A.R. para que no sean gravables a
nuestro nombre.
7.- solicitarles sus controles y programas de obra para conocer el avance que
deben tener en los plazos de entrega establecidos, es decir coordinar con ellos sus
funciones a realizarse en el tiempo especificado.
Existe una diferencia entre el destajista y el subcontratista, el destajista
suministra a la empresa la mano de obra y el subcontratista suministra a la
empresa material y mano de obra.
Los pasos para la contratación del subcontratista es semejante a la expuesta en el
contrato de obra, cuando se hace esta contratación es necesario pedir registro
ante hacienda, registro ante el I.M.S.S., acta constitutiva de la empresa, pedir el
poder de quien está firmando, copia del registro de contribuyentes, pedirte
también copia de los recibos de pago de impuestos.
EJECUCIÓN DE LA OBRA
Al iniciarse la obra es necesario que se cuente con los siguientes
documentos:
a)- la copia del contrato de obra,
b)- copia de la fianza de garantía,
c)- copia de la fianza del anticipo,
d)- copia del presupuesto o catálogo de concurso,
e)- copia de los precios unitarios,
f)- copia del programa de obra,
g)- copia del contrato colectivo de trabajo con el sindicato.
98
CONTROL DE OBRA
h)- alta de la obra ante hacienda y ante el I.M.S.S.
¡)- ley de adquisiciones y obras publicas y su reglamento.
j)- especificaciones del presupuesto.
k)- cotizaciones consideradas en el presupuesto (subcontratación).
I)- si es posible equipo de computo con los sistemas de presupuesto, precios
unitarios, estimaciones, destajos, almacenes, control de obra.
Estos documentos son recomendados que se tengan en la obra ya que son
la base para una mejor organización y control de los trabajos a elaborar. Todas las
originales de estos documentos se mantendrán en la oficina matriz para evitar
alguna perdida o maltrato de alguno de ellos.
ORGANIZACIÓN A NIVEL OBRA
A continuación se presenta el organigrama del personal que laboró en
esta construcción, así como se describen sus funciones.
Superintendente
1 1
1 Residente Residente Residente
Superintendente General
Administrador Técnico
Administrador 1 Contable |
i i
i i Almacenista Jefe de
personal I
99
B I B L I O T E C A Instituto TccT*oIóííico de la Constniccmn
CONTROL DE OBRA
Funciones -
Superintendente general - Es el encargado de administrar la obra, en lo
relacionado con la construcción como lo relacionado con el aspecto contable,
además está en comunicación constante con el contratante para algún cambio o
anomalía de la obra.
superintendente - Este es un auxiliar del superintendente general, pero su función
principal es de conjuntar el trabajo de los diferentes frentes de la obra, formula
estimaciones y las presenta al superintendente general para que las revise, lleva
los avences, costos, estimaciones, ingresos y egresos de la obra, revisa cada
semana los destajos y pagos a subcontratistas.
Residente - Bajo la supervisión del superintendente general es responsable de la
ejecución física de una parte de la obra, en una forma eficiente y segura, al costo
mínimo y con la calidad especifica, encargado de programar las necesidades de
mano de obra, equipo y material de su frente de trabajo, supervisa y ejecuta los
trabajos de su frente, conoce y lleva registro de las pruebas de laboratorio
realizadas en su zona, coordina las brigadas de topografía de su frente, elabora las
generadoras.
Administrador Técnico - Elabora y concilia precios unitarios fuera de catálogo,
elabora, presenta y concilia estudios de escalamiento, recaba del almacén el
costo de los materiales para el avance y compara contra lo estimado para
encontrar desviaciones, lleva control de generadoras, elabora estimación
provisional, lleva control de subcontratista, lleva control de cobros.
Administrador Contable - Esta bajo la supervición del superintendente general y es
el encargado de registrar las entradas (ingresos) y salidas (egresos) de la obra, es
responsable del almacenista y del jefe de personal, entrega al superintendente
general el flujo de ca ja retiene a los trabajadores el impuesto (I.M.S.S., I.S.R.)
100
CONTROL DE OBRA
Jefe de Personal - Esta bajo el mando del contador y es el responsable de hacer
lista de raya semanal, dar de alta a los trabajadoras, hacer un expediente a cada
trabajador, hacer los pagos a los trabajadores, verificar en el sobre de pago que
firma el trabajador sea la misma que con la que firmó el contrato.
Almacenista - Dar de alta el material (entrada) y mandar esta entrada al
administrador contable, dar salida de material recibiendo un vale firmado por el
residente, hacer reportes del costo de salida del material y entregárselo al
administrador técnico, hacer un inventario valorizado, hacer el pedido que le
entrege el residente, hacer recepción del material, checar volúmenes de
material, checar remisiones.
DOCUMENTACIÓN QUE SE DEBE GENERAR EN LA OBRA DURANTE SU EJECUCIÓN
Los documentos que se generan en la obra y que sirven de base para la
planeación, programación y el control de una obra son los siguientes:
1.- Planeación.
2.- programas.
3.- informes de resultados.
4.- generadoras.
5.- estimaciones.
6.- destajos.
7.- requisiciones de compras y compras en obra.
8.- subcontratos.
9.-controles de obra.
10.- bitácora de obra.
101
CONTROL DE OBRA
1.- PLANEACION - Los objetivo principal de un obra a planear se muestra en el
recuadro siguiente:
I— J Costo GeneralesN
I Tiempo
OBJETIVOS DE U N A ^ OBRA
Particulares1
Avance Estimaciones Costo de obra Ingresos Egresos Flujo de caja
Para este caso nos inclinaremos por los objetivos particulares que a
continuación describiremos:
Avance- Es el importe de la obra ejecutada, compuesta por las estimaciones
certificadas y la obra ejecutada no estimada, valuada en forma realista. En este
importe no se debe incluir las posibles reclamaciones.
Estimación- Es la certificación por el cliente (contratante), del importe de la obra
ejecutada en un periodo.
Costo de Obra- Es el importe de los recursos empleados en producir el avence.
Egresos- Es el importe de los pagos efectuados en dinero, incluyendo el I.V.A.
correspondiente.
Ingresos- Es el importe de los anticipos, de las estimaciones cobradas de la obra
ejecutada, incluyendo I.V.A. correspondiente.
flujo de Caja- Es la diferencia de INGRESOS menos EGRESOS.
102
CONTROL DE OBRA
PROGRAMAS- Debemos de elaborar programas de equipo de construcción
esto se hace al empezar una obra y con esto se programan las necesidades de
equipo a usar, indicando tipo de equipo, numero de unidades y tiempo probable
de utilización. También es necesario elaborar mensuaimente un programa de
erogaciones-costo en donde indicamos el costo directo, el costo indirecto y los
avances.
INFORME DE RESULTADOS- Mensuaimente se elaborará el informe de
resultados de la obra, en este informe se debe incluir el desglose del avance, en
donde contendrá la clave de la actividad, la descripción, el costo total y el
acumulado, así como los costos directos y los costos indirectos.
GENERADORAS- Las generadoras se hacen para planear y para pagar al
destajista y como consecuencia sirven para cobrar. Se recomienda que las
generadoras las elabore quien ejecutará la obra y que se elaboren antes de
comenzar a construir para de esta forma poder conocer los recursos, conocer la
obra, saber modificaciones al momento de construir, conocer volúmenes de
destajo, estimar oportunamente, al momento de construir podemos detectar algún
concepto extraordinario, podemos conocer cuanto vamos a pagar de mano de
obra.
ESTIMACIONES- Las estimaciones deberán estar avaladas por sus respectivas
generadoras autorizadas por supervisión, es necesario llevar un control de estas
estimaciones y hacer un concentrado en cada periodo.
DESTAJOS- Elaborar destajos semanalmente, estos destajos los deberá
elaborar el maestro de obra junto con el residente encargado del frente y este
deberá enviar copia al residente general para tener un acumulado. Para la
103
CONTROL DE OBRA
elaboración de un destajo debe incluir la partida, el concepto, la unidad la
cantidad, el precio unitario, el importe y la cantidad del importe acumulado.
REQUISICIÓN DE COMPRAS Y COMPRAS EN OBRA- Es necesario que la obra
haga las requisiciones para la solicitud de algún material, las requisiciones se
mandarán al departamento de compras, en esta requisición deberá tener
descripción clara (especificación), cantidad solicitada, para que frente se va a
usar, fecha limite de recepción de obra, clave del insumo, costo del material,
proveedor. En caso de que las compras se hagan desde la obra se debe elaborar
pedido de cada compra que se pretende realizar.
SUBCONTRATOS- Cuando trabajamos con subcontratista hay que pedirle
que las generadoras las elabore en hojas y formas oficiales para presentar la
estimación y nosotros la presentamos a revisión» con esto obtenemos: que el
riesgo para el contratante sea cero por que nosotros le pagamos al subcontratista
lo que le acepte supervisión, la estimación es oportuna, se disminuyen los egresos,
tenemos los ingresos oportunos, el financiamiento disminuye. La forma como
podemos controlar al subcontratista es la siguiente:
I CONTROL DE SUBCONTRATISTA 1
Fecha Concepto
Liquidación
Parcial Acumulado Cargos Reportado Saldo
104
CONTROL DE OBRA
En la columna de liquidación pondremos el monto de las estimaciones que
le hemos pagado, teniendo cuidado en revisar el importe acumulado con el
importe del presupuesto para esa actividad. En la columna de cargos debemos
poner algún material que les prestamos. En caso de que en ia columna de saldo
sea positiva indica que nos debe el subcontratista, pero por lo contrario si el saldo
es negativo indica que le debemos al subcontratista por que le estamos
reteniendo sus pagos.
CONTROLES DE OBRA- Es indispensable llevar los controles de obra y esto se
logra con: el control de avance (verificar que en la obra se tenga el soporte del
avance reportado dentro de la planeación), costo de obra (revisar que los insumas
usados sean congruentes con los insumes cobrados, en cantidad e importe),
estimaciones y cobros (verificar que las estimaciones reportadas se tengan en la
computadora para obtener explosión de insumes y compararlas contra las salidas
de almacén, destajos acumulados, subcontratistas y costo de maquinaria),
programa de obra (revisar que el programa de obra se tenga actualizado, esto se
puede hacer por medio del sistema de barras descrito anteriormente).
BITÁCORA DE OBRA- Se debe llevar la bitácora de obra donde se indiquen
solicitudes, modificaciones de trabajos de obra, fechas de entrega de
estimaciones, etc. Es importante que las anotaciones hechas por supervisión sean
siempre contestadas inmediatamente.
DOCUMENTACIÓN QUE SE DEBE TENER AL TERMINAR LA OBRA
Es importante que al terminar la obra se entregen los siguientes documentos:
a)- cuaderno de licitaciones de la obra (especificaciones),
b)- contrato de obra y sus anexos.
105
CONTROL DE OBRA
c)- comunicaciones entre el propietario de la obra y la contratista así como
convenios adicionales y sus anexos.
d)- cambios de proyecto, cambios de volumen de obra, modificaciones a los
precios unitarios.
e)- copia de la constancia de uso de suelo, así, como copia del alineamiento y
numero oficial.
f)- licencia de construcción y demás permisos que se requieran.
g)- comprobantes de pagos de anticipos.
hj- copia de las estimaciones y comprobantes de pago.
¡)- bitácora de obra debidamente firmada y sus anexos.
j)- planos, memoria de calculo, mecánica de suelos, etc.
k)- desglose de precios unitarios y programas de obras autorizados.
I)- copia de los subcontratos celebrados y copia de las garantías otorgadas.
m)- actas de entrega parciales de la obra.
n)- aviso de terminación de obra del propietario y a las autoridades.
o)- acta de recepción final de la obra.
p)- documentación de finiquito.
q)- autorización para la cancelación de las fianzas otorgadas.
Es importante hacer notar que toda esta información se debe conservar
durante diez.
106
CONCLUSIONES
Este sistema de anclaje, se implanto en México hace 25 años aproximadamente y se
había usado solamente para la retención de taludes en vías terrestres, pero es ahora
cuando esta tomando gran auge como sistema de estabilización de taludes para
excavaciones en el área de edificación, ya que representa otra alternativa de excavación en
suelos con cohesión y fricción, con un costo accesible y un tiempo de ejecución razonable,
ocupando el mínimo de maquinaria especial y arrojando muy buenos resultados en su
construcción.
Actualmente se sigue perfeccionando el sistema, lo cual nos indica que a resultado
una alternativa viable para este campo, y a la vez en un tiempo futuro podremos contar con
innovadoras formas de construcción.
De las tres alternativas de cimentación descritas en al cuerpo del informe, podrá ser
elegida la mas conveniente que se apegue a las necesidades de cada proyecto, y así poder
estudiar la mas factible en economía y en tiempo de ejecución.
En cuanto se refiere a la estructura se uso el sistema de columnas circulares y losas
aligeradas con casetón de fibra de vidrio (sistema reticular). El entrepiso reticular constituye
una aportación de gran importancia a la arquitectura moderna, pues le permite al arquitecto
desarrollar proyectos mejores logrados desde el punto de vista: arquitectónico, estructural,
constructivo y económico.
El entrepiso reticular es hasta ahora el paso mas avanzado para logran una losa casi
perfecta desde el punto de vista del aprovechamiento de su capacidad resistente y de su
distribución interior de esfuerzos. De aquí derivan muchas de sus múltiples ventajas, ya
mencionadas.
El sistema reticular es de individual interés para el contratista pues le abarata los
costos, y en general, para todos los relacionados con la construcción. Al inversionista le
107
ofrece la posibilidad de invertir en obras de mayor valor intrínseco, pero de menor costo, y
ejecutadas en un tiempo menor que el normal, lo que le permitirá obtener productos en un
plazo más corto.
En general, los métodos usados para la organización y el control de los trabajos
fueron los idóneos para el cumplimiento con el cliente, dando asi una buena imagen al
contratista, obteniendo buena calidad en la construcción.
108
BIBLIOGRAFÍA
MECÁNICA DE SUELOS TOMO I y TOMO II JUAREZ BADILLO - RICO RODRIGUEZ TERCERA EDICIÓN EDITORIAL LIMUSA
INGENIERÍA DE CIMENTACIONES RALPH B. PECK, - WALTER E. HANSON, -THOMAS H. THORNBURN EDITORIAL LIMUSA, SEGUNDA EDICIÓN
MANUAL DE DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PILAS Y PILOTES SOCIEDAD MEXICANA DE MECÁNICA DE SUELOS
ASPECTOS FUNDAMENTALES DEL CONCRETO REFORZADO OSCAR M. GONZALES CUEVAS - FRANCISCO ROBLES F.U. - JUAN CASILLAS G. DE L - ROGER DÍAS DE CASSIO EDITORIAL LIMUSA
PLANEACION GRÁFICA DE OBRAS GANTT- C.P.M. - P.E.R.T. - ROY JUAN POMARES EDITORIAL GUSTAVO GILÍ S.A.
MANUAL DEL INGENIERO CIVIL FREDERICK S. MERRIT TERCERA EDICIÓN TOMOS Y, II. Ill, IV EDITORIAL Me GRAW HILL
REGLAMENTO DE CONSTRUCCIONES PARA EL DISTRITO FEDERAL EDITORIAL PAC, S.A. DE C.V.
109
