CAPÍTULO H.8 SISTEMA CONSTRUCTIVO DE
CIMENTACIONES, EXCAVACIONES Y MUROS DE CONTENCIÓN
NOMENCLATURA
D = diámetro
del pilote
E = módulo
de elasticidad del pilote
l = momento
de inercia del pilote
K =
coeficiente de reacción horizontal del suelo
L = longitud
del pilote
N = número
entero, determinado por tanteo, que genere el menor valor de Pc
SISTEMA GEOTÉCNICO CONSTRUCTIVO
Se define
como el sistema constructivo de cimentaciones, excavaciones y muros de
contención es un documento complementario o integrado al estudio geotécnico
definitivo, de obligatoria elaboración, que debe incluir el escenario más probable
del proceso constructivo.
Todo
Proyecto de Construcción deberá incluir un análisis de las condiciones físicas
e hidro-mecánicas de los depósitos de suelos o macizo rocosos involucrados,
para cada uno de los escenarios previstos en el desarrollo de la construcción
del proyecto. Cada uno de estos escenarios deberá permitir la definición
concreta de secuencias de construcción, medidas de mitigación, seguimiento y
monitoreo de todos los efectos que sobre la estabilidad de las estructuras de
cimentación y sobretodo de los suelos de fundación, puedan conllevar los
procedimientos constructivos que se ejecuten en el proyecto.
Excavación de cimientos. Tomada de transportesyexcavacionesformentera.com |
EXCAVACIONES
Pueden delimitarse con taludes perimetrales (si las
condiciones lo permiten), entibados, tablestacas o muros fundidos en el lugar
apuntalados o retenidos con anclajes instalados en suelos firmes, siempre
deberá hacerse control del flujo de agua en el subsuelo y seguir una secuencia
en las excavaciones que ayude a minimizar los movimientos en construcciones
aledañas y servicios públicos.
CONTROL DEL FLUJO DE AGUA — El sistema de bombeo se toma de acuerdo al tipo de
suelo. El gasto y el abatimiento provocado por el bombeo se calcularán mediante
la teoría del flujo de agua transitorio en el suelo. En suelos de muy baja
permeabilidad, abatir el nivel freático, el bombeo tendrá como objetivo:
(a) Dar a las fuerzas de filtración una
dirección favorable a la estabilidad de la excavación;
(b) Preservar el estado de esfuerzos del
suelo; e
(c) Interceptar las filtraciones provenientes
de lentes permeables.
En todos los
casos será necesario un sistema de bombeo superficial que desaloje el agua de
uno o varios cárcamos en los que se recolecten los escurrimientos de agua. El
agua bombeada arrojada al sistema de drenaje público deberá estar libre de
sedimentos y contaminantes.
TABLESTACAS Y MUROS FUNDIDOS EN EL SITIO — Deberán prolongarse hasta una
profundidad suficiente para interceptar el flujo debido a los principales
estratos permeables que pueden dificultar la realización de la excavación.
PROTECCIÓN DE TALUDES PERMANENTES — En el diseño de estos sistemas de
protección se tomará en cuenta que las deformaciones del suelo protegido deben
ser compatibles con las del sistema de protección empleado, además el efecto
del peso del sistema de protección sobre la estabilidad general o local del
talud durante y después de la construcción. Por otra parte, los sistemas de
protección deberán garantizar el drenaje y evitar el desarrollo de presiones
hidrostáticas que puedan comprometer la estabilidad del sistema de protección y
del propio talud.
En caso de
usar anclajes pasivos o activos para la estabilización del talud deberá
demostrarse que éstos no afectarán la estabilidad ni inducirán deformaciones
significativas en las construcciones vecinas y/o en los servicios públicos.
PLAN DE CONTINGENCIA PARA EXCAVACIONES — Requerido para excavaciones de más de
3 m de profundidad o en la base de laderas, debe incluir los elementos
vulnerables, los riesgos potenciales, el área de influencia, las posibles
personas involucradas, los mecanismos de aviso a las autoridades, las rutas de
evacuación, los mecanismos de capacitación al personal, entre otros.
ESTRUCTURAS DE CONTENCIÓN - Durante los procesos constructivos que involucran
estructuras de contención, independientemente del tipo, se deberá evitar crear
sobreesfuerzos que conlleven deformaciones sobre estas y que posteriormente
puedan reducir la capacidad de soporte para la cual fueron diseñadas, bajo la
condición de carga final de trabajo.
Se debe
incluir la secuencia completa de ejecución de actividades, y garantizar el
correcto drenaje del agua para la estabilidad de la estructura de contención,
del material contenido y la menor variación posible de las trayectorias de
drenaje naturales.
PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS PARA
CIMENTACIONES
CIMENTACIONES SUPERFICIALES — La profundidad del desplante de la cimentación se
determinará teniendo en cuenta no sólo el estudio geotécnico sino también las
diferencias entre las características del suelo encontradas a la distancia que
arroje dicho estudio y las consideradas en el proyecto, a fin de evitar que en
la superficie de apoyo aparezcan saturaciones o remoldeo. Cuando se utilicen
elementos de cimentación de concreto reforzado se protegerá dicho acero de
líquidos o gases contenidos en el suelo; y en el proceso de colado de
partículas del suelo o agua freática que pueden afectarlo.
Para este
proceso se debe establecer la secuencia de las excavaciones, la disposición de
los sobrantes, la incidencia por posibles cambios o alteraciones en las
trayectorias de drenaje y variaciones del nivel freático, el tiempo máximo de
exposición de los geomateriales ante posibles cambios en las condiciones
ambientales, los efectos por ciclos de humedecimiento–secado que puedan alterar
los materiales de apoyo y de carga–descarga que afectan los materiales del
perfil.
CIMENTACIONES CON PILOTES O PILAS — La ubicación de los pilotes y pilas, su
profundidad de desplante, cantidad y espaciamiento deberá ser igual a lo
indicado en los planos estructurales; al
momento de su instalación se deberá garantizar la integridad de dichos
elementos y de sus estructuras vecinas sin que se perjudiquen por vibraciones o
desplazamiento del terreno, además deberán soportar las fuerzas de comprensión,
tensión, y momentos de flexión que indiquen los análisis.
Los pilotes
de diámetro menor de 40 cm deberán revisarse por pandeo verificando que la
fuerza axial a la que se encontrarán sometidos, no rebasará la fuerza crítica
Pc definida por:
Pc = (N 2
π 2 EL /4L2 + 4KDL2 π2
) / Fs (H.8.1)
- Pilas o pilotes fundidos en el sitio — El estudio geotécnico indicará si la perforación previa será estable de manera natural o si en cambio requiere estabilizantes como el lodo bentonítico o polimérico, entibado ó encamisado, en el caso del lodo bentónitico luego de emplearse deberá verterse en botaderos autorizados y ambientalmente responsables. Previo al fundido se verificaran las características del estrato de apoyo en el fondo y la remoción de derrumbes, así mismo durante el proceso se evitará la segregación del concreto y la contaminación del mismo con el lodo estabilizador o con derrumbes. Se hará registro de ubicación, tamaño de las perforaciones, su fecha y fundida; y de la profundidad y espesor de los estratos y las características del material de apoyo.
- Las pilas con ampliación de base (campana), se construyen con una perforación vertical en los primeros 20 cms, seguido de una perforación de ángulo no menor a 60°, cuyo peralte en el fondo será de por lo menos 20 cms o según lo indiquen los planos estructurales. El ingeniero geotecnista podrá señalar la construcción de campanas bajo agua o lodo (aunque no se recomienda).
- En pro de la seguridad del personal y la calidad de las pilas, siempre se deben construir guías antes de las perforaciones. Así mismo las pilas excavadas manualmente o caissons no pueden ser de diámetro inferior a 1mt y deberán ser de diámetro superior si su profundidad pasa los 10 metros, además a menos que, según el estudio, el suelo sea estable, se requerirá que se construyan entibados o anillos de concreto, encamisado o se estabilice con lodo.
- La posición final de la cabeza de los pilotes no deberá diferir respecto a la de proyecto en más de 20 cm ni de la cuarta parte del ancho del elemento estructural que se apoye sobre ella. Al hincar cada pilote se llevará un registro de su ubicación, su longitud y dimensiones transversales, la fecha de colocación, número de golpes y energía de hincado. Los pilotes se hincarán en orden, desde la parte central del grupo hacia fuera, con el fin de uniformar la densificación en suelos granulares y de evitar acumulación excesiva de presiones de poros en suelos cohesivos.
Pruebas de carga en pilotes o pilas — En caso de realizarse pruebas de carga,
se llevará registro por lo menos de los datos siguientes:
Prueba de carga de pilotes. Tomada de fing.edu.uy |
(a) Condiciones del subsuelo en el lugar de
la prueba;
(b) Descripción del pilote o pila y datos
obtenidos durante la instalación;
(c) Descripción del sistema de carga y del
método de prueba;
(d) Tabla de cargas y deformaciones durante
las etapas de carga y descarga del pilote o pila;
(e) Representación gráfica de la curva
asentamientos–tiempo para cada incremento de carga; y
(f) Observaciones e incidentes durante la
instalación del pilote o pila y la prueba.
CIMENTACIONES COMBINADAS —Se refiere
principalmente a los sistemas denominados placa–pilote, pero existen otras
combinaciones como estructura de contención–pilotes, muros de cortante–vigas de
cimentación, vigas de reacción–losa de cimentación, etc. Estas combinaciones
generalmente afectan el suelo de apoyo de la losa, lo que lleva a que se
estudie la minimización del daño al suelo de fundación o el cambio del mismo por
un material mejorado.
CIMENTACIONES ESPECIALES — Se consideran especiales aquellas cimentaciones que
se deben ejecutar con geomateriales como suelos excesivamente blandos o
excesivamente duros, rocas con características especiales por su composición
químico–mineralógica, materiales fuertemente alterados o meteorizados y los
suelos con características especiales. Deberán ser objeto de un Proyecto de
Construcción igualmente especial en donde se describa con detalle tanto la
secuencia de tratamiento de dichos suelos como del proceso constructivo de la
cimentación, con énfasis en la aplicación de las cargas de trabajo.
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