UNI VERSI DAD NACI ONAL AUTNOMA DE MXI CO PROGRAMADEMAESTR AYDOCTORADOENI NGENI ER A CONSTRUCCI N DE CI MENTACI ONES PROFUNDAS CON EL PROCEDI MI ENTO STARSOL TESI S QUE P ARAOBT ARP ORE L GRADODE :MA E S T R O E N I N G E N I E R A( C O N S T R U C C I N )P R E S E N T A SALVADORMART NEZRAM REZ DIRECTOR DE TESIS: M.I. J AIME ANTONIO MARTNEZ MIER MEXICO, D.F., SEPTIEMBRE, 2009 J URADO ASI GNADO: Presidente: Ing. Mendoza Snchez Ernesto Rene Secretario: Dr. Meza Puesto J ess Hugo Vocal:M.I. Martnez Mier J aime Antonio 1er. Suplente:M.I. Mendoza Rosas Marco Tulio 2do. Suplente:Ing. Zrate Rocha Luis Mxico D.F. TUTOR DE TESIS: M.I. J aime Antonio Martnez Mier DEDICATORIAS A Dios y a mis padres A mi madre: Lourdes Guadalupe Ramrez Carreo I n memoriam Gracias por ser una hija, esposa y madre nica y un ejemplo de vida para m. Te amo y en cada paso que doy siempre ests en mi corazn. A mi padre: Enrique Felipe Martnez Toscano Gracias pap por ser mi gua, amigo, compaero, confidente, cmplice y sobre todo maestro de la vida.Te amo y ste logro tambin te pertenece. A mis hermanos: C. Enrique y Eduardo Por su gran apoyo, cario y ejemplo, saben que los quiero mucho y son un orgullo para m. A toda mi familia y amigos. AGRADECIMIENTOS A todos mis profesores de la maestra, en especial al: M.I. J aime Antonio Martnez Mier Por sus consejos y enseanzas para con la tesis y apoyo dentro de las decisiones de mis estudios de posgrado y vida profesional. A la empresa Cimentaciones Mexicanas y al grupo Soletanche-Bachy, en especial al: M.I. J uan Pauln Aguirre Por la confianza depositada en mi trabajo y por todas las facilidades que me fueron otorgadas para la realizacin de esta tesis, as como toda la ayuda y consejos para mi desarrollo profesional. Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologa Por el apoyo recibido, con el cual ha sido posible la realizacin de mis estudios de posgrado concluyendo con esta tesis. A la Fundacin Telmex Por la ayuda y formacin complementaria que me ha brindado a lo largo de mis estudios profesionales y de posgrado. RECONOCIMIENTO A la Universidad Nacional Autnoma de Mxico por la oportunidad de ser parte de su comunidad y as forjarme un lugar dentro de su lemaPor mi raza hablar el espritu. ndice NDICE Pg. Resumen ii Abtractiii I NTRODUCCI N1 CAPTULO 1Construccin de Cimentaciones Profundas Introduccin capitular5 1.1Tipos de cimentaciones profundas6 1.2Mtodos convencionales para construccin de pilas7 1.2.1 Mtodo seco9 1.2.2 Mtodo con ademe18 1.2.2.1Ademes metlicos18 1.2.2.2Ademes hidrulicos28 1.2.2.2.1Lodos bentonticos35 1.2.2.2.2Lodos polimricos38 1.3Supervisin40 1.4Ventajas y desventajas42 Conclusiones capitulares43 ndice CAP TULO 2Construccin de pilas con el procedimiento STARSOL Introduccin capitular45 2.1Descripcin del procedimiento constructivo46 2.1.1Trabajos preliminares46 2.1.2Perforacin y colado de concreto 48 2.1.3Colocacin del acero de refuerzo 50 2.1.4Inspeccin52 2.1.5Limpieza52 2.2Maquinaria y equipo59 2.2.1Maquinaria y equipo para soporte principal59 2.2.2Elementos de la barrena helicoidal63 2.2.3Equipo STARSOL66 2.2.4Maquinaria auxiliar66 2.3Especificaciones de la tcnica STARSOL69 2.4Supervisin y control74 2.4.1Aspectos generales 75 2.4.2Materiales de construccin para pilas STARSOL76 2.4.3Procedimiento constructivo80 Conclusiones capitulares84 CAPTULO 3Ventajas y desventajas del procedimiento STARSOL para la construccin de pilas Introduccin capitular85 3.1Ventajas del procedimiento86 3.2Desventajasdel procedimiento89 3.3Observaciones complementarias91 Conclusiones capitulares93 ndice CAPTULO 4Evaluacin econmica para la construccin de pilas Introduccin capitular95 4.1Consideraciones generales 96 4.2Catlogo de costos directos para cimentaciones profundas100 4.2.1Insumos100 4.2.2Materiales100 4.2.3Mano de obra101 4.2.4Equipo y herramienta101 4.3Catlogo de precios unitarios para cimentaciones profundas 102 4.3.1Procedimiento convencional102 4.3.1.1Pilas de 60cm102 4.3.1.2Pilas de 80cm104 4.3.2Procedimiento STARSOL105 4.3.2.1Pilas STARSOL de 60cm105 4.3.2.2Pilas STARSOL de 80cm107 4.4Comparativa econmica de procedimientos108 Conclusiones capitulares120 CONCLUSI ONES123 BI BLI OGRAF A127 Anexo 1Normas complementarias 131 Anexo 2Catlogo de costos directos139 Anexo 3Anlisis de precios unitarios143 Anexo 4Listado de materiales221 Anexo 5Listado de mano de obra223 Anexo 6Factor de salario real225 Anexo 7Listado de equipo y herramienta y costos horarios227 Anexo 8Compendio fotogrfico235 Resumen La Ingeniera de Cimentaciones es una rama de la Ingeniera Civil que permite seleccionar, proyectaryconstruirtodosloselementosquetransmitenelpesodeunaestructuraa capas competentes del subsuelo en forma estable, funcional y econmica. Uno de los retos de esta especialidad es desarrollar nuevos procesos para aplicarse en las diferentes etapas de construccin de cimentaciones, sin olvidar que la forma de construir debe ir de la mano con nuevas tecnologas que simplifiquen esos procedimientos. Estainvestigacintrataenparticularlaconstruccindecimientosprofundosconel procedimiento STARSOL, de reciente introduccin en nuestro Pas, la cual est enfocada a investigar, evaluar y concluir sobre la aplicacin de este procedimiento en comparacin con mtodos tradicionales de construccin de pilas coladas en el lugar. Paraefectuardichotrabajosedescribenymencionanaspectosgeneralesdela construccin de cimentaciones profundas, en particular de las pilas coladas en el lugar, de su supervisin y se enlistan ventajas y desventajas generales. SeexponeelprocedimientoconstructivoSTARSOLsealandolasprincipalesetapasque serealizanenlaconstruccindepilas.Seevalanlasventajasydesventajasquetiene este sistema constructivo con respecto a tiempos, calidad, costos, seguridad y aplicabilidad en diferentes tipos de suelos. Para desarrollar una sensibilidad cuantitativa, se realiza un anlisis comparativo econmico de los procedimientos a partir de un catlogo de precios unitarios a costo directo para pilas de60y80cmdedimetro,conprofundidadesde10,20y30mparaelmtodo convencionalyelmtodoSTARSOL.Finalmentesecomparanresultadosentrelos sistemasconstructivos,seproporcionanobservacionesdeacuerdoaunanlisiscrtico generado a partir de este estudio y se plantean futuras lneas de investigacin. ii Abstract The Engineering of Foundations is a branch of the Civil Engineering that allows to select, to projectandtoconstructallelementsthattransmittheweightofthecompetentlayers structure of the subsoil in stable, functional and economic form. One of the challenges of thisspecialtyistodevelopnewprocessestobeappliedinthedifferentstagesfrom construction of foundations, without forgetting that the form to construct should go of the hand with new technologies that simplify those procedures. This investigation in particular deals the construction of deep foundations with procedure STARSOL,ofrecentintroductioninourCountry,whichisfocusedtoinvestigate,to evaluateandtoconcludeontheapplicationofthisprocedureincomparisonwith traditional methods of construction of piles build in the place. In order to carry out this work general aspect of the construction of deep foundations area described and mentioned, in particular of the piles build in the place, of their supervision and general advantages and disadvantages are enlisted. TheconstructiveprocedureSTARSOLisexposedindicatingthemainstagesthatare realizedintheconstructionofpiles.Theadvantageanddisadvantageareevaluatedthat has this constructive system with respect to times, quality, costs, security and applicability in different types from soils. Inordertodevelopaquantitativesensibility,itiscarriedoutaeconomiccomparativeof the procedures from a catalog of unitary prices at direct cost for piles of 60 and 80cm of diameter,withdepthsof10,20and30mfortheconventionalmethodandthemethod STARSOL. Finally, results between the constructive systems are compared, observations according to a generated critical analysis from this study are provided and future lines of investigation consider. iii Introduccin INTRODUCCIN La Ingeniera de Cimentaciones es una rama de la Ingeniera Civil que permite seleccionar, proyectaryconstruirtodosloselementosquetransmitenelpesodeunaestructuraa capas competentes del subsuelo en forma estable, funcional y econmica. Uno de los retos de esta especialidad es desarrollar nuevos procesos para aplicarse en las diferentes etapas de construccin de cimentaciones, sin olvidar que la forma de construir debe ir de la mano con nuevas tecnologas que simplifiquen esos procedimientos. Los nuevos procesos deben ser capaces de solucionar las problemticas de tiempo, costo y calidad,sindejardemantenerlosprincipiosbsicosdelascimentaciones.Porello,es importanteinvestigar,desarrollaryconsideraraquellossistemasconstructivosqueestn utilizandoherramientasdetrabajonovedosasyquepuedenredundarenelmejor desarrollo de esta rea de la Ingeniera. Estainvestigacintrataenparticularlaconstruccindecimientosprofundosconel procedimiento STARSOL, de reciente introduccin en nuestro Pas, enfocado a investigar, 1 Introduccin evaluaryconcluirsobrelaaplicacindeestesistemaencomparacinconmtodos tradicionales,demostrandolaeficienciadeesteprocedimientoconstructivonovedoso, como una solucin para cimientos colados en lugar por: La aplicacin en diferentes tipos de suelos y profundidades. Los altos rendimientos en el proceso constructivo. La calidad y control que se tiene al ejecutar los trabajos. La reduccin de costos comparados con los mtodos convencionales. Garantizar la continuidad del elemento. El presente trabajo tiene los siguientes objetivos y alcances: 1.Resumiraspectosgeneralesdelascimentacionesprofundas,enparticulardelas pilas, incluyendo su clasificacin y procedimiento constructivo. 2.Describir las fases, aplicaciones y operacin del mtodo constructivo STARSOL. 3.Plantearunaguaprcticaparalasupervisinenobradeestetipodetrabajos, destacando los aspectos que deben tenerse en cuenta de las actividades de control y supervisin. 4.Evaluarlasventajasydesventajasquetieneelprocedimientoconstructivo STARSOLconrespectoatiempos,calidad,costos,seguridadyaplicabilidaden diferentes tipos de suelos. 5.Aportar observaciones para mejoras de acuerdo a un anlisis crtico generado de la investigacin del procedimiento STARSOL. 6.Realizarunaevaluacineconmicaentrelosprocedimientosconvencionalesyel procedimiento STARSOL para la construccin de pilas. 2 Introduccin 7.Coadyuvaradifundiresteprocedimientoconstructivoalaprcticadiariadela Ingeniera,ascomomotivarlaslneasparalainvestigacindemtodos constructivos para las cimentaciones profundas. Finalmente,sededicaunespacioalasconclusionesdelainvestigacin,enlasquese comprueba la hiptesis, se hacen observaciones para medidas correctivas y preventivas al procedimiento y se proponen futuras lneas de investigacin. Parallevaracaboestetrabajoserealizunainvestigacindecampoconlaempresa CIMENTACIONESMEXICANAS,S.A.DEC.V.,conocidatambincomoCIMESA,durantela cual se obtuvieron, con base en la observacin de la construccin de pilas coladas en sitio einclusionesrgidas,lostiemposymovimientosrequeridosparaella.Seefectuaron entrevistasconexpertosytcnicosparaunaadecuadainterpretacinderesultados; adems,seconsultarontrabajosderenombradosautores,especialistaseneltema,as como publicaciones, normas y estndares nacionales e internacionales. 3 Captulo 1 1 CONSTRUCCIN DE CIMENTACIONES PROFUNDAS Introduccin capitular Enestecaptulosetratanaspectosgeneralesdelascimentaciones,enparticulardelas pilascoladasenlugardelasqueseresumeelprocedimientoconvencionalparasu construccin. Se le llama cimentacin a la parte inferior de una estructura que transmite las cargas de sta al subsuelo, en forma estable, funcional y econmica. Se emplean distintas formas de cimentacindependiendodelaestratigrafa,resistenciaalcorteydeformabilidaddel subsueloenqueseapoyar,deltipo,dimensionesymagnituddelascargasdela estructura y del proceso constructivo. Seacostumbraclasificarlascimentacionesentresgrupos:superficiales,compensadasy profundas. Las cimentaciones superficiales o someras se apoyan a poca profundidad, tal es elcasodelaszapatasylosas.Lascimentacionescompensadasbuscanreducirel 5 Captulo 1 incremento de carga aplicado al subsuelo mediante una excavacin en donde se aloja un cajndecimentacin.Porltimo,lascimentacionesprofundasseapoyanencapas resistentesypocodeformablesqueselocalizanamayorprofundidadyparalascuales, generalmente,seutilizanprocedimientosconstructivosyequiposespeciales;aellas pertenecen los pilotes, pilas, cilindros y cajones profundos (caissons). Conelpropsitodedefinirlacimentacinquecumplaconlosobjetivosdeestabilidad, funcionalidad y economa, es indispensable contar con un estudio apropiado de mecnica desuelosparadeterminarelcomportamientodelsubsueloantelascargasquesele transmitirn,yseleccionarelprocedimientoconstructivomsviabletcnicay econmicamente. 1.1Tipos de cimentaciones profundas Las cimentaciones profundas ms utilizadas en nuestro Pas son los pilotes, las pilas y los cilindros. Lospilotessonelementosesbeltoscondimetrooladomenorde60cm,yasean prefabricadosehincadosenelsubsueloapercusinopresin,ocoladosenellugaren perforaciones realizadas para tal fin. Las pilas son elementos con secciones transversales circulares o rectangulares (oblongas) con dimetro o lado mayor de 0.60m, colados en el lugar en perforaciones. Porsuparte,loscilindrossonelementostubularesdeconcretoreforzado,condimetros mayoresde3.0myespesoresdeparedmayoresde0.60m,quesehanusadopara cimentar apoyos de grandes puentes; en la actualidad se tiende a sustituirlos por grupos de pilas de menor seccin, cuya construccin presenta menor grado de dificultad y costo. 6 Captulo 1 1.2Mtodos convencionales para construccin de pilas Las pilas convencionales se construyen efectuando una perforacin en el subsuelo hasta el niveldedesplantedeproyecto.Enesaperforacinseintroduceelaceroderefuerzoy luego se vaca el concreto1. Las pilas ms comunes son de seccin circular, con dimetros que van de 0.6 a 3.0m. El extremo inferior (base) de la pila se apoya en capas resistentes ypocodeformables.Enocasiones,paraobtenermayorcapacidad,silascondicionesdel suelolopermiten(suelocohesivo,sinagua)sepuedehacerunaampliacindelabase (campana). Laestratigrafaypropiedadesdelsubsuelo,ascomolascondicionesdelaguafretica, definirnlaformadeconstruccindelaspilas,ascomo,encasonecesario,eltipode ademequerequerirparaestabilizarsuperforacin.LaFig.1.1resumelasprincipales etapas de construccin de una pila convencional.

Estetipodecimentacinesutilizadoporsurapidezenejecucin,disminucinde vibracionesyruidos,ascomoreduccindeexpansionesyconsecuentementede asentamientos en la masa del suelo. Existen dos casos generales que pueden presentarse en la construccin de pilas: en seco, con o sin ademe, y bajo agua2.

1Cfr.SociedadMexicanadeMecnicadeSuelosA.C.,ManualdeCimentacionesProfundas, Mxico, 2001. Pg. 168. 2Lasfigurasdeestecaptulo,aunquediferenteseneldibujo,estnbasadasenlapublicacin Construccin de cimientos profundos colados en sitiode Lymon C. Reese, Sociedad Mexicana de Mecnica de Suelos A.C., Cimientos profundos colados en sitio, Mxico, 1976. 7 Captulo 1 Trabajos preliminares 8 Fig. 1.1Etapas para la construccin de una pila colada en el lugar Perforacin y estabilizacinSin ademe Con ademeRealizacin de campana Revisin de la perforacinHabilitado del acero de refuerzo Colocacin del acero de refuerzoVaciado de concretoDescabezadoInspeccin y control de calidadLimpieza Ubicacin Trazo Nivelacin LimpiezaCaptulo 1 1.2.1Mtodo seco El mtodo seco se utiliza en suelos con cierto grado de cohesin, que no tengan riesgo de derrumbes de las paredes desde el momento en que se inicia la perforacin hasta que sea colada la pila, arriba del nivel fretico. Debeverificarseenprimertrminoquelasuperficiedetrabajoestlibrederellenos,escombro,basura,vegetacinorestosdeconstrucciones.Posteriormenteserenivelael terrenoparaobtenerunasuperficieplanayhorizontalquepermitainstalarelequipode perforacin. A continuacin se localiza el sitio donde se ubicar(n) la(s) pila(s), utilizando equipo topogrfico para referenciar los ejes y niveles de (los) elemento(s). Laperforacinserealizamediantedistintasherramientascortadorasy/odeavance(Fig. 1.2).Laeleccindelprocedimientoaseguirestardefinidaporlacompacidady/o consistencia del suelo o, en su caso, por la dureza de la roca3. Algunos de los elementos y herramientas comnmente para esta actividad se indican en la Tabla 2.1. Tabla 1.1Elementos y herramientas de perforacin comunes Ref. (1) CorteRipeado Elemento utilizado almeja de gajosdientes planos dientes de punta de bala dientes de carburo de tungsteno Herramienta botes, brocasbotes, brocas, bote corona

3 Cfr.SociedadMexicanadeMecnicadeSuelosA.C.,ManualdeCimentacionesProfundas, Mxico, 2001. Pg. 168. 9 Captulo 1 Debeutilizarseunequipodeperforacinadecuadoquegaranticelaverticalidaddel barreno,minimicelaalteracindelsueloyrealiceunaperforacinlimpiaconlas dimensiones de proyecto en toda la profundidad, evitando sobrexcavaciones. Fig. 1.2Mtodo seco, perforacin en toda su longitud 10 Captulo 1 A medida que se realiza la perforacin, el material es extrado y depositado en el rea de descarga designada, permitiendo que la herramienta regrese a la perforacin y la contine. Eltiemponecesarioparastadependedeltipoycaractersticasdelmaterial,dela geometra de la pila y de la profundidad. Durante la perforacin se deben evitar tiempos excesivos que den lugar al relajamiento de esfuerzos en la masa del suelo, con la consiguiente disminucin de su resistencia al corte e inestabilidad de la misma. Sedebeverificar,enformacontinua,laestratigrafaycaractersticasdelossuelos extradosamedidaqueseperfora,paraverificarelcumplimientodelascondiciones supuestas en el diseo. Cuando en el proyecto se indique la ampliacin de la base (campana) en las pilas, se debe verificarquenoexistanivelfreticoyqueserealiceensuelosconcohesin(Fig.1.3). Para esta actividad se utiliza un bote campana, que penetra en la perforacin, y que al llegar al fondo de ella abre sus brazos articulados (aleta) para que, a medida que se aplica rotacin, corte, recolecte y extraiga el material. Esta ampliacin se hace normalmente con equipo, aunque es posible realizarla con personal y con herramienta manual si la pila tiene poca profundidad, si bien este es un proceso peligroso, lento y costoso. Fig. 1.3Bote campana Ref. (2) 11 Captulo 1 Terminada la perforacin y antes de introducir el acero de refuerzo de la pila, se realiza la inspeccindeaquellaensusparedesyalalimpiezadesufondo,eliminandotodocado y/o azolve, mediante herramientas adecuadas. La integridad y calidad de la perforacin de una pila es fundamental para que sta cumpla su funcin. Durante el tiempo de la perforacin se realiza el habilitado del acero de refuerzo, es decir, cortado,dobladoyarmado,elcualdebeapegarsealosplanosdeproyecto.Elarmado estformadoporvarillaslongitudinalesdeacerocorrugadoquetomenlosmomentos flexionantesaplicadosyporestribosozunchostransversalespararesistiresfuerzos cortantes,prevenirgrietaslongitudinalesymantenerenposicinalacerolongitudinal. Dentrodelarmadodebefijarsepreviamenteunelementorgidoligado(orejasdevarilla, cable de acero o placa) con el que sea izado e introducido en la perforacin, adems de separadorescilndricos(rodetesopollos)parasualineacinenlaperforacinyque garanticen el recubrimiento especificado. Elarmadodebeserlosuficientementergidoyrobustoparasumanipulacineizaje,y pesado para no sufrir deformaciones o desplazamientos dentro de la perforacin. El acero de refuerzo se arma vigilando que no vaya a impedirse el paso del agregado de concreto al colar y con el recubrimiento especificado entre pao de estribo y perforacin. Paraelmanejodelaceroduranteelizadoeintroduccin,debecolocarserefuerzo adicional,paraformararmadurasquepermitansumanipulacinytrasladounavez amado,sinquesepresentendeformaciones,movimientosodesplazamientosdelacero longitudinal o transversal4. Inmediatamente despus de colocar el armado segn proyecto, seprocedealafijacindelmismoparaquenopierdalaverticalidadyfloteduranteel colado (Fig. 1.4).

4Cfr.SociedadMexicanadeMecnicadeSuelosA.C.,ManualdeCimentacionesProfundas, Mxico, 2001. Pg. 193. 12 Captulo 1 Fig. 1.4Mtodo seco, colocacin del refuerzo de acero 13 Captulo 1 Fig. 1.5Mtodo seco, colado 14 Captulo 1 Despusdehaberinstaladoelarmadoenlaperforacin,seprocedealacolocacindel concretoensta(Fig.1.5).Debeverificarsequeelconcretocumplacontodaslas especificacionesdeproyecto,incluyendotamaodelagregado,revenimiento,aditivosy fc. El colado se realiza con tubo Tremie o trompas de elefante que eviten la segregacin del concreto. La tubera Tremie debe ser lisa por dentro para el libre flujo del concreto, y tambin por fuera para evitar que se atore con el armado; se lleva dentro de la perforacin hasta30cmantesdelfondodesta.Dentrodelatuberaseinsertaunbalndeltex (diablito)paraevitarlasegregacinycontaminacindelconcretoeneliniciodelcolado. Se utilizan mezclas de concreto auto-compactable y de alto revenimiento. La parte superior delatuberaseacoplaconunatolva,depreferenciadeformacnicayconngulo comprendido entre 60 y 80 que recibir el concreto de las ollas. Todas las uniones de la tubera se verifican antes de iniciar el colado (Fig. 1.6). Se deber asegurar que el concreto fluya ocupando toda la perforacin y espacios entre el armado. Fig. 1.6Corte esquemtico de la tubera Tremie Ref. (3) 15 Captulo 1 Debeevitarsecualquiergolpeteodelatuberaconlasparedesdelasperforacionesyno exceder los movimientos verticales de aquella para no afectar la alineacin y colocacin del acero de refuerzo. Elextremoinferiordelatuberasedejaembebidoporlomenos30cmenelconcreto depositadoenlaperforacinparateneruncoladomonolticoyevitarjuntasfras.El concreto deber rebosar alrededor de 0.5 a 1.0m sobre el nivel superior de proyecto de la pila,paraexpulsarelconcretocontaminadoypermitirlaligaestructuralunavezquese efecte el descabece (Fig. 1.7). Fig. 1.7Operacin de tubo Tremie Ref. (4) 16 Captulo 1 El rea de trabajo debe quedar libre de cualquier residuo, desperdicio o material extrado enlaperforacinydelcolado,depositndolosenunsitioobancodedesperdicios autorizado (Fig. 1.8). Fig. 1.8Mtodo seco, cimiento terminado 17 Captulo 1 1.2.2Mtodo con ademe Cuando se requiere garantizar la estabilidad de la perforacin en suelos no cohesivos y/o conpresenciadelaguafreticaseutilizaelmtodoconademe.Losademespuedenser metlicos o de lodos (bentonticos o polimricos) que genricamente se les conoce como ademes hidrulicos. 1.2.2.1Ademes metlicos Los ademes metlicos son tubos de acero, del dimetro que indique el proyecto, capaces desoportaresfuerzosdurantesuhincado,extraccinyenalgunoscasoscomopartedel elemento estructural (ademe no recuperado). Su longitud depender de las condiciones del subsuelo y de los riesgos de inestabilidad de stos. Seutilizanusualmenteademesparasostenerlosprimerosmetrosdeunaperforacin, comocontencindelosrellenosysuelossuperficiales(emboquillado),conlongitudes usuales de 1.5 a 3.0m. Tambin se utilizan para sellar capas permeables en presencia de agua. El procedimiento constructivo es similar al mtodo seco slo que, a medida que se realiza laperforacin(Fig.1.9),seintroduceeladememetlicomediantepercusin,presino vibracin.Elademedebellevarsehastalaprofundidaddeproyectoolanecesariaen campo para garantizar la estabilidad de la perforacin (Fig. 1.11). La perforacin se realiza porelinteriordelademeconlaherramientaadecuada,lacualdependerdeltipode material, condiciones del suelo y dimetro del ademe. Unavezterminadalaperforacin,conelademehastalaprofundidadnecesaria,se procede a la limpieza del fondo y, en caso de ensanchamiento de la base con los equipos adecuados,siempreycuandoenesteltimocasonoexistaaguafreticay/osuelos inestables. 18 Captulo 1 Acontinuacinsecolocaelaceroderefuerzopreviamentehabilitadoyenseguidael concreto, con las consideraciones ya mencionadas para el mtodo seco. Fig. 1.9Mtodo de ademe, inicio de la perforacin 19 Captulo 1 Cuandoelproyectooprocedimientoconstructivorequieralaextraccindelademe metlico, debe evitarse que el acero de refuerzo se deforme o quede en contacto con las paredesdelaperforacin.Elretirodelademedeberealizarseenformarpidaysegura, tomando en cuenta el tiempo del fraguado y calidad del concreto (Fig. 1.12). Fig. 1.10Mtodo de ademe, perforacin a travs del suelto empleando lodos 20 Captulo 1 Fig. 1.11Mtodo de ademe, colocacin del mismo 21 Captulo 1 Fig. 1.12Mtodo de ademe, extraccin despus de sellar el ademe en su base 22 Captulo 1 Fig. 1.13Mtodo de ademe, perforacin al estrato resistente 23 Captulo 1 Fig. 1.14Mtodo de ademe, uso del ampliador 24 Captulo 1 Fig. 1.15Mtodo de ademe, inicio del colado 25 Captulo 1 Fig. 1.16Mtodo de ademe, extraccin del ademe 26 Captulo 1 Fig. 1.17Mtodo de ademe, cimiento terminado 27 Captulo 1 1.2.2.2Ademes hidrulicos Loslodosoademeshidrulicosseutilizanen presenciadesuelosinestablesydeagua fretica. Pueden ser de dos tipos principales: bentonticos y polimricos. Loslodossonunamezcladeagua(limpiaysincontaminantes)conuncoloideslido, agentesdecontrolyslidosnocoloidalesaadidosdesdeunprincipiooadicionados durante la perforacin, en proporciones que se determinan de acuerdo al efecto deseado para sus propiedades. El lodo se emplea para: a) estabilizar las paredes de la perforacin formando una pelcula plstica e impermeable (costra o cake), b) remover y transportar recortes del suelo del fondohastalasuperficie,c)enfriarylubricarlaherramientarotariadecorteyd) contrarrestar presiones agregando materiales inertes pesados como la barita5. Puedehabercasossingularesparautilizarlodos,comosonloscasosdeunestrato permeable entre capas de arcillas capas alternadas de estratos permeables y arcillas a lo largo de la perforacin, bajo el nivel fretico. Laperforacinseiniciacomoenelmtodoseco,conelalineamientoyverticalidaddel equipo. Al llegar al nivel fretico o a un estrato permeable, se deben verter inicialmente los lodos continuando el vertido a medida que avanza la perforacin (Fig. 1.10). Al inicio de la perforacin tambin puede utilizarse un ademe metlico para emboquillar hasta 1.5 a 3.0m de profundidad, luego excavar el suelo, vaciando a la vez los lodos (Fig. 1.11). Este procedimiento se sigue hasta la profundidad de desplante, teniendo en cuenta que el nivel de lodos debe estar siempre por arriba del nivel fretico (Fig. 1.13). En la Fig. 1.18 se muestra el rbol de decisiones que toma en cuenta lo anterior.

5Cfr.SociedadMexicanadeMecnicadeSuelosA.C.,ManualdeCimentacionesProfundas, Mxico, 2001. Pg. 183. 28 Captulo 1 Perforacin Fig. 1.18rbol de decisiones Ref. (5) Solo perforar Son inestables los suelos? Hay agua fretica? Son inestables los suelos? Dnde?BrocalParedesFondo Usar ademe metlico o lodo en toda la perforacin Usar ademe metlico para emboquillar Procurar un tirante suficiente de agua o lodo NOSINONOSISI 29 Captulo 1 Fig. 1.19Mtodo de lodo, perforacin empleando lodos Bajolodosseprocedealacolocacindelaceroderefuerzopreviamentehabilitado(Fig. 1.15) y luego al colado del concreto con los mtodos ya descritos (Fig. 1.16), tomando en consideracin que el extremo inferior del tubo Tremie debe estar sumergido en la columna deconcretoentodomomento.Elconcretodesplazarloslodosdemenordensidady evitar la contaminacin del elemento (Fig. 1.21). 30 Captulo 1 Fig. 1.20Mtodo de lodos, colocacin del refuerzo de acero 31 Captulo 1 Fig. 1.21Mtodo de lodos, colado 32 Captulo 1 Fig. 1.22Mtodo de lodos, cimiento terminado 33 Captulo 1 Esposiblelareutilizacindeloslodosenvindolosatanquesdesedimentacin,mallas vibratoriasohidrociclonesque permitanregenerarsuspropiedades;encasocontrariose depositarn y trasladarn a un tiro autorizado. Porltimo,serealizalalimpiezadelasuperficiedelterrenodejndolalibreysin obstculos para el desplazamiento de la maquinaria a las siguientes actividades (Fig. 1.22). Los lodos deben cumplir con las especificaciones que se establezcan segn su funcin. La mejor mezcla est determinada por las proporciones ideales para un flujo adecuado dentro delaperforacinydelatubera,conlasmenoresconcentracionesdecadaelementoa mezclar. Para ello se deben efectuar ensayes que permitan conocer la dosificacin idnea y comprobarla en campo. Lasprincipalespropiedadesdeloslodosqueinfluyenensucomportamientopara estabilizar perforaciones son: Densidad. Viscosidad Marsh, . Viscosidad plstica y punto de cedencia. Rendimiento. Filtracin. Contenido de arena. Potencial hidrgeno, pH. La Tabla 1.2 contiene valores usuales de estas propiedades. Ellodosedosificatomandoenconsideracinelestratodesuelomscrticoquese encontrarenlaperforacinyquesedebecorrelacionarconlaviscosidadmnima necesaria. 34 Captulo 1 Tabla 1.2Propiedades requeridas para lodos de perforacin Ref. (6) PropiedadesRango de resultados a 20C (68 F) Mtodo de ensaye Densidaddellodoantesdel colado,a30cmdelfondodela perforacin, en t/m3 (lb/pie3) Lodos minerales(bentonita/attapulgita) a) Diseo por friccin b) Diseo por punta Lodos con polmeros a) Diseo por friccin b) Diseo por punta 1.36, mximo (85) 1.12, mximo (70) 1.02, mximo (64) 1.02, mximo (64) Balanza de lodos ASTM D 4380 ViscosidadMarsh,enseg/litro (sec/qt) Lodos minerales (bentonita/attapulgita) Lodos con polmeros 27 a 53 (26 a 50) 42 a 95 (40 a 90) Cono Marsh y copa API-RP13B-1, Seccin 2Contenidodearenaenvolumen, %,antesdelcolado,a30cmdel fondo de perforacin Lodosminerales (bentonita/attapaulgita) a) Diseo por friccin b) Diseo por punta Lodos con polmeros a) Diseo por friccin b) Diseo por punta 20 mximo 4 mximo 1 mximo 1 mximo ASTM D 4381 pH durante la excavacin7 a 12ASTM D 4972 En el Anexo 1 se incluyen normas para la obtencin de las propiedades requeridas. 1.2.2.2.1Lodos bentonticos El lodo bentontico se forma a partir de la mezcla de un coloide slido llamado bentonita y que est compuesto de arcillas montmorillonticas industrializadas. 35 Captulo 1 El proceso de preparacin de lodo bentontico inicia con el almacenamiento de la bentonita (ensacosogranel)ydeaguasincontaminar,enuntanquedealmacenamiento,en lugaresdefcilaccesoydepreferenciacercanosalsistemademezclado.Elsistemade mezclado puede consistir en un mezclador coloidal o de chifln, en el que se hace circular el lodo en una tubera en circuito cerrado, impulsado por una bomba durante 3 a 15min. Enseguida se dejarn reposar los lodos durante 8 a 24 horas para permitir su hidratacin. Ellodofrescopasaraundepsito(tanquemetlico,crcamo,silootanquedehule) donde se almacenar y bombear directamente a la perforacin de la pila. Laaplicacindellodofrescoserealizamediantetubera,vertindoloconformela perforacinprogresa,demaneraquesunivelsiempreseaigualomayoraldelnivel fretico o a la profundidad mnima que el proyecto indique (Fig. 1.23). Fig. 1.23Planta de lodos tpica Ref. (7) 36 Captulo 1 Loslodospuedenreutilizarseparcialototalmentesiempreycuandocumplanconlas propiedades y especificaciones de proyecto y ello sea viable econmicamente. Se requieren deinstalacionesespecialestalescomotanquesdesedimentacin,mallasvibratoriaso hidrociclones para separar la arena y centrifugadores para regenerar ciertas propiedades. Una vez terminado el ciclo del lodo, si ya no tiene reuso, se debe recolectar, transportar y depositar en sitios de disposicin autorizados por cada entidad o municipio. Elcontroldecalidaddeberenfocarseprincipalmenteavigilarladensidad,viscosidad, agua de filtrado, espesor de costra y contenido de arena, de conformidad con los mtodos de prueba de las normas relacionadas en el Anexo 1. Tabla 1.3Bentonitas disponibles en Mxico Ref. (8) Proveedor Bentonita en % Viscosidad Marsh en seg Sedimentacin en 24 horas Lodbent 1035Mnima Ferragel1027 Importante en menos de una hora Bentonitaclcica 1029Casi inmediata Perfobent Arcillas Industriales de Durango 10110Casi nula Bentonita sdica Minera Fro Zacatecas 1040Mnima Volvent Minerales y Arcillas 1026 Importante en menos de una hora Bentonita M Minerales y Arcillas 1037Importante en 8 horas Bentonita 50/50 Minerales y Arcillas 1046Importante en 8 horas Bentonita sin aditivo Arcillas Procesadas 1040Importante en 8 horas 37 Captulo 1 1.2.2.2.2Lodos polimricos Los lodos polimricos son fluidos estabilizadores en los cuales se sustituye a la bentonita con polmeros6. Se utilizan polmeros orgnicos de policrilamida que forman molculas grandes, en cadena, constituidasporunmismogrupodepartculasomolculasdelmismomaterial;al mezclarseconagua,seobtienenrpidamentecualidadesestabilizadorasporsuhabilidad aninica7. Existendistintostiposdepolmeros,peroengeneralsonproductosbiodegradables,no contaminantes,quepermitenlalimpiezaenobraypuedenvertersealdrenajepblico. Algunos de los polmeros ms usuales enMxico se indican en la Tabla 1.4 Tabla 1.4Polmeros usuales en Mxico Ref. (9) NombreDosificacinAditivo recomendable Sper Mud1.25lt para 1m3 aguaBicarbonato de sodio Federal Summit FSF 2000-----------Sal de cloruro de potasio Drill Mate3kg para 1m3 agua En la Tabla 1.5 se anotan las principales ventajas y desventajas de un lodo polimrico con relacin al lodo bentontico. Estos productos han ganado aceptacin por su fcil transporte, mezcladoydisposicin,ademsdequenorequierendeinstalacionesespecialesyno tienenefectosnocivosenelmedioambientealserbiodegradable.Sinembargo,tienen comodesventajaprincipalsucostoydisponibilidad,dadoquesonproductosde importacin.

6 Polmero significa literalmente, muchas unidades; es una molcula grande que se hace a travs de muchas unidades pequeas repetitivas o radicales. (Ref. 10). 7Cfr.SociedadMexicanadeMecnicadeSuelosA.C.,ManualdeConstruccinGeotcnica, Mxico, 2002. Pg. 84. 38 Captulo 1 Tabla 1.5Ventajas y desventajas de un lodo polimrico con relacin al lodo bentonticos VentajasDesventajas Menorvolumendepolmerorespectode bentonita para la fabricacin de una unidad de lodo. En suelos con agua salada, agua de mar o contaminada,sonnecesariosaditivos especiales. Mezclado rpido y sencillo; no se requieren de instrumentos especiales para su mezcla. Sumanejoesdecarcterespecializado para minimizar la proporcin en el fluido. Fcilseparacindelmaterialsueltodela perforacin, an en el caso de las arenas. Sudensidadnosepuedeincrementar; debidoaesto,laestabilidadsedebe revisar en cada caso. Nosecontaminaalperforarsueloscidos, ni en contacto con el concreto. Parasureutilizacinnicamenterequiere detanquesdesarenadoresytienemayor nmero de usos. Productosbiodegradablesofcilmente degradables segn el polmero a usar. En general 20 litros de polmero sustituyen una tonelada mtrica de bentonita8. Suspartculasslidasnosemantienenen suspensin; su punto de fluencia es nulo.

8Cfr.SociedadMexicanadeMecnicadeSuelosA.C.,ManualdeConstruccinGeotcnica, Mxico, 2002. Pg. 84. 39 Captulo 1 1.3Supervisin Lafuncindelasupervisinesvigilarygarantizarquelacimentacinprofundase construya conforme a las especificaciones de diseo y dentro de las tolerancias aceptables, ascomo,determinarlasmedidaspreventivasycorrectivasencasodequeselleguena presentarerroresenlaconstruccin.Porellodeberealizarseunainspeccincontinuade todosloselementosdelacimentacinprofunda,afindeasegurarsedequelas condiciones del subsuelo sean congruentes con el diseo y de que la construccin se lleve a cabo de conformidad con el proyecto y con un adecuado mtodo. Esta inspeccin y verificacin de pilas incluye entre otros aspectos: Corroboracin de su localizacin. Inspeccin directa de la excavacin. Proteccin de la perforacin y de las construcciones vecinas. Verificacin de la verticalidad de la perforacin y de las dimensiones de su fuste (y de la campana, si la hay). Confirmacin de la profundidad de desplante. Inspeccindirectadelalimpiezadelfondo delaperforacin,colocacindelacero derefuerzoenlaposicincorrecta,separacinmnimaentrevarillas,ascomosu longitud y dimetro del acero de refuerzo. Verificacin de la calidad de los materiales usados en el concreto. Verificacin de los procedimientos de colocacin del concreto. Control de la fabricacin y manejo del lodo de perforacin, si se requirieran. EnlaTabla1.6aparecentoleranciasycriteriosgeneralesdeaceptacinparala construccin de pilas. 40 Captulo 1 Tabla 1.6 Tolerancias y criterios de aceptacin Ref. (11 y 12) Etapa de construccin Tolerancias y criterios LocalizacinEn el posicionamiento de la cabeza de la pila, la desviacin aceptada debesermenordel4%deldimetrodelapilaode8cmen cualquierdireccin,cualquieraque seaelvalormsbajo.Eldiseo de la cimentacin deber tomar en cuenta esta excentricidad. VerticalidadLatoleranciapermisibleestcomprendidaentre1y2%dela longitud final de la pila, pero sin exceder el 12.5% del dimetro de la pila o 38cm en el fondo, cualquiera que sea el valor ms bajo.En suelos muy heterogneos se acepta el 4%. CampanasElreadelfondodelacampananosermenordel98%dela especificada.En ningn caso la inclinacin del talud de las paredes delacampanasermenorde55conlahorizontalyelarranque vertical de la campana deber tener cuando menos 15cm de altura. El talud vertical de la campana debe ser preferentemente una lnea recta o en su defecto ser cncavo hacia abajo. En ningn caso ser cncavo hacia arriba en ms de 15cm medidos en cualquier punto a lo largo de una regla colocada entre sus extremos. LimpiezaSe deber remover todo el material suelto y de azolve del fuste y de lacampanaantesdecolarelconcreto.Enningncasoelvolumen detalesmaterialesexcederelequivalentealquefueranecesario para cubrir 5% del rea en un espesor de 5cm. ConcretoEltamaomximodeagregadodebersermenorde1/5del dimetrodelapilaodepartesdelaaberturamnimadelacero de refuerzo. Su revenimiento mayor de 18cm. AdemesLos ademes debern manejarse y protegerse evitando que se ovalen ms de 2% del dimetro nominal. Tubo TremieEldimetrointeriorsermayor10veceseltamaomximode agregados del concreto y menor de 12. Launinentretramosserimpermeablecuandoseintroduzcaen agua. Acero de refuerzo La separacin mnima entre varillas no debe ser menor de 1.5 veces el dimetro de la varilla ni menor de 1.5 veces el tamao mximo del agregado. Traslapes de acero de refuerzomenor al 50% en una seccin. El acero de refuerzo en extremos ser sin dobleces. Elrecubrimientosermayorde7cm;conadememetlico recuperable mayor de 14cm. 41 Captulo 1 1.4Ventajas y desventajas Sedebeconsiderar,paracadaconstruccindecimentaciones,lascondicionesdel subsuelo, tipo de superestructura, el medio ambiente, por lo que las pilas coladas en sitio ofrecen diferentes ventajas y desventajas, entre las que se pueden mencionar: Ventajas: Laspilasnoestnexpuestasadaosestructuralesporimpacto,debidoasu proceso constructivo. Disminucin de ruidos y vibraciones. Reduccin de los efectos de expansin y posterior asentamiento de la superficie del terreno. Puedemodificarselaseccintransversalylaprofundidadduranteelproceso constructivo. La fabricacin de las pilas es monoltica y no requiere de juntas especiales. Seempleanenunagranvariedaddesuelos,lograndoserinstaladasenpresencia de gravas y boleos. Se puede verificar la perforacin (fondo y paredes) antes del colado. La capacidad de carga de las pilas es mayor que la de pilotes. Desventajas: Las pilas coladas en sitio siempre requieren de una perforacin previa. Cuandoseperforaenestratossinconsistencia,serequieredeunproceso constructivo especial, lo cual origina un incremento en el costo. Debe garantizarse en todo momento que el desplante de pila est libre de azolve y las paredes no tengan desconchamiento. Cuandoseutilizanademesmetlicosrecuperablesynosonretirados adecuadamente, la seccin de la pila puede sufrir daos. Riesgodeformacindehuecosenelfustedebidoalaextraccininadecuadadel ademe. 42 Captulo 1 Conclusiones capitulares Esimportantehacernotarquenopuededisearseunacimentacinabasedepilas coladasensitiosintomarencuentalascondicionesdelterrenoyambientales,los procedimientos constructivos a seguir, as como la disponibilidad de maquinaria, equipo y mano de obra. Adems, se deben verificar en todo momento las condiciones del subsuelo antes (proyecto), durante (construccin) y despus (equipos de medicin) de realizadas las pilas. Elbuenmanejoyconocimientodelprocesoconstructivoelegidoestligadosiempreal buen comportamiento de la estructura, dando como resultado la optimizacin de todos los recursos que intervienen en la construccin de pilas (materiales, mano de obra y equipo). 43 Captulo 1 REFERENCIAS (1) Sociedad Mexicana de Mecnica de Suelos A.C., Manual de Cimentaciones Profundas, Mxico, 2001, Pg. 168.(2) Sociedad Mexicana de Mecnica de Suelos A.C., Manual de Cimentaciones Profundas, Mxico, 2001, Pg. 189. (3)CmaraNacionaldelaIndustriadelaConstruccin,2do.SimposioConsultores Constructores, Mxico, 1994, Pg. 133. (4) Sociedad Mexicana de Mecnica de Suelos A.C., Manual de Cimentaciones Profundas, Mxico, 2001, Pg. 196. (5)SociedadMexicanadeMecnicadeSuelosA.C.,Manualdediseoyconstruccinde pilas y pilotes, Mxico, 1983, Pg. 125. (6) Sociedad Mexicana de Mecnica de Suelos A.C., Manual de Cimentaciones Profundas, Mxico, 2001, Pg. 335.(7) Sociedad Mexicana de Mecnica de Suelos A.C., Manual de Cimentaciones Profundas, Mxico, 2001, Pg. 185.(8)SociedadMexicanadeMecnicadeSuelosA.C.,ManualdeConstruccinGeotcnica, Mxico, 2002, Pg. 83. (9)SociedadMexicanadeMecnicadeSuelosA.C.,ManualdeConstruccinGeotcnica, Mxico, 2002, Pg. 85. (10) VAN VLACK, Lawrence H., Materiales para Ingeniera, Compaa Editorial Continental, S.A., Mxico, 1969, Pg. 81. (11) Sociedad Mexicana de Mecnica de Suelos A.C., Manual de diseo y construccin de pilas y pilotes, Mxico, 1983, Pg. 215. (12) Sociedad Mexicana de Mecnica de Suelos A.C., Manual de Cimentaciones Profundas, Mxico, 2001, Pg. 351. 44 Captulo 2 2 CONSTRUCCIN DE PILAS CON EL PROCEDIMIENTO STARSOL Introduccin capitular Este captulo tiene como objetivo principal mostrar las actividades ms importantes de la construccin de pilas con el procedimiento STARSOL1, identificar y enumerar cada una de lasellasydescribirlas.Adems,seenlistanydescribencadaunadelaspartesque componen la maquinaria y equipo y sus componentes2. Seexplicalatcnicaaplicadaysehaceladistincindeestemtodoconlos convencionales.TambinsedescribeelequipoSTARSOL,susfunciones,ascomolas caractersticas especficas y partes que componen al dispositivo ENBESOL.

1 El procedimiento STARSOL es patente del Grupo Soletanche-Bachy, una empresa internacional deIngenieraCivilyespecialistaenGeotecnia,quetieneintervencinenmsde100pases alrededor del mundo. 2Lasfigurasyfotografasdeestecaptulo,aunquediferenteseneldibujo,sonconbasea presentacionesydocumentoselaboradosporlaempresaCIMESACimentacionesMexicanas, S.A. de C.V.. 45 Captulo 2 Tambinseindicanlasactividadesmsimportantesparalostrabajosdecontroly supervisindelaconstruccindeestaspilas,dejandoasunaguaprcticaparala supervisinenobraydestacandolosaspectosquedebentenerseencuentaparala verificacin e inspeccin de este tipo de trabajos. 2.1Descripcin del procedimiento constructivo ElprocedimientoconstructivodepilasSTARSOL3constadecincoetapasprincipales:1) trabajospreliminares,2)perforacinycolado(vaciado)deconcreto,3)colocacindel acero de refuerzo, 4) inspeccin y control de calidad y 5) limpieza. Las actividades que se desarrollan en cada etapa se resumen en laFigura 2.7 y se tratan a continuacin. 2.1.1Trabajos preliminares (a) Constan de las siguientes actividades: Movilizacin EstaactividadimplicamontarelequipoSTARSOLytodossusaditamentosen gras especiales, sobre un cama baja, en la cual sern transportados al lugar de la obra.Debetomarseencuentaquetodoelequipoesdepesoydimensiones considerables, por lo que para cada obra deben definirse las vas de comunicacin existentesydisponiblesparaaccederalfrentedeltrabajo,ascomolaestabilidad del terreno sobre el cual transitar la maquinaria para situarla en el lugar adecuado, teniendoencuentaelngulodegiro,alturamxima,pendientesdeataquey coeficientes de rodamiento.

3 El nombre de STARSOL se deriva de las siglas en francs Super Tarire Solentanche que significan Gran Tornillo Solentanche. 46 Captulo 2 Montaje En esta etapa es preciso que los operadores, ayudantes y mecnicos especializados seencuentrenenellugardelaobra,paraeldesmontajeyarmadodela maquinaria.Estemovimientoaproximadamentetoma4a6horasyserealiza nicamenteconelpropioequipoSTARSOL;enelrestodeldasecompruebay lubrica la estructura del equipo, adems de dejar la maquinara auxiliar (bomba de concreto, tanque de agua y depsito de aceite) en el lugar adecuado para iniciar los trabajos. Trazo previo Consisteenladelimitacindelreaespecficadondequedarnsituadoslos elementosestructurales,dejandotestigosobancosdenivelsuperficialespara posteriores verificaciones o rectificaciones. Despalme Dependiendo de las condiciones del terreno, se despalmar la capa vegetal. Por lo general, este trabajo lo realiza el contratante o la empresa contratada. Mejoramiento de terreno Sielestudiodelsubsueloindicqueelterrenorequierealgnmejoramiento superficialoprofundo,deberealizarseenestaetapa.Elmejoramientosuperficial puede consistir en la colocacin de una base de grava controlada u otra opcin que permita el trnsito libre y estable de la maquinaria. 47 Captulo 2 Trazo y nivelacin Confrecuencia,alrealizarlostrabajosanteriores,sepierdenlostestigos superficiales colocados en el trazo previo o quedan fuera del lugar; por esta razn, serealizaunsegundotrazoynivelacin,partiendodelosbancosdenivel superficiales,paracorroborarlalocalizacindelospuntosdeloselementos estructurales. Colocacin de la maquinara principal y auxiliar Una vez localizados los puntos de pilas, se procede a movilizar la maquinaria dentro delaobra,teniendoencuentalaplaneacindeloselementosporconstruir.Se debeconsiderarqueelequipoSTARSOLylabombadeconcretodebendeestar juntos para poder hacer el trabajo de inyeccin; adems, al camin del concreto se le debe asignar una ubicacin adecuada para la fcil maniobra de colado. Todo debe estarplaneadoparauntrabajoenserieyparaevitartiemposmuertospormal manejo de equipos y espacios. 2.1.2Perforacin y colado de concreto (b) Comprende lo siguiente (Fig. 2.1): Habilitado del acero de refuerzo Antes de la perforacin se debe habilitar y armar el acero de refuerzo de las pilas, conformeaplanosestructurales.Paraelloseconformarunazonaespecialde preparacin, almacenamiento y manejo dentro de la obra. 48 Captulo 2 Alineamiento y nivelacin (posicionamiento) del equipo Una vez ubicada la maquinaria en el sitio de cada pila, se deber alinear la barrena helicoidal,tomandocomoreferencialabrocapiloto(tricnica)conelcentrodel elemento.Estaoperacinserealizamedianteobservacindirectadeunayudante especializado situado en la zona de perforacin, realizando las seales pertinentes al operadordelamaquinariaparalocalizar, alinearynivelarlabarrenacontinuayel equipo STARSOL. Perforacin Enseguidaseprocedearealizarlaperforacin,enlacuallabarrenahelicoidaly tubo Tremie giran juntos continuamente hasta la profundidad de proyecto (Fig. 2.2). La velocidad de perforacin aumentar o disminuir de acuerdo al tipo de suelo. El registro del avance de perforacin se realiza con el sistema ENBESOL4. Preparacin de la inyeccin Al llegar la barrena helicoidal a la profundidad de proyecto, se prepara la inyeccin del concreto. Este proceso se inicia levantando 5cm la barrena helicoidal por medio delosgatoshidrulicossuperiores,dejandoaldescubiertolaparteinferiordela brocapiloto(puntatricnica)dondesealojanlasventanasparalacolocacindel concreto (Fig. 2.3). Inyeccin de concreto e izado de la helicoidal Inmediatamentedespussebombeaelconcretopormediodelatuberainterior Tremieysimultneamenteselevanta150cmlabarrenahelicoidalconelmaterial

4ENBESOL esunsistemadecontrolqueintervieneautomticamenteduranteelprocesode perforacin y el vaciado del concreto. 49 Captulo 2 excavadoparaposicionardichatuberaenelconcretovertido,garantizandoun coladocontinuoyevitandojuntasfras(Fig.2.4).Lavelocidaddeinyeccinest dada por la presin del concreto y controlada desde la cabina por medio del sistema ENBESOL,enelquegrficamentesepuedeconocerlacantidaddeconcreto empleada (Fig. 2.5), la que se determina por la cantidad de concreto suministrada paracadaprofundidadysecomparaconelvolumenterico(volumenrealvs volumen terico). Alterminarelcoladosedejarebosarelconcretoparaevitarcualquiertramo contaminadoconelsuelodesalojado.Esteprocesoserealizaconunayudante especializado, verificando hasta donde ha ascendido el concreto en la perforacin; si es suficiente, le indican al operador el trmino de la operacin, o en caso contrario, la inyeccin del concreto faltante. 2.1.3Colocacin del acero de refuerzo (c) Colocacin del vibrador Para la introduccin del acero de refuerzo en el concreto recin vertido se utiliza un vibrador (martillo vibratorio) que se instala antes de izarlo y se amordaza a su borde superior, para posteriormente colocarlo verticalmente en el sitio indicado. Este equipo toma su energa de una unidad de potencia formada por un motor de combustin interna, generalmente diesel, que acciona un generador elctrico o una bomba hidrulica con base en contrapesos excntricos de rotacin contraria. Con un sistemadecontrolremotosearrancaodetieneelgeneradordevibracionesyse accionanmordazashidrulicasparasujetarlostubos,perfilesoaceroderefuerzo durante su hincado5.

5Cfr.SociedadMexicanadeMecnicadeSuelosA.C.,Manualdecimentacionesprofundas, Mxico, 2001. Pg. 163. 50 Captulo 2 Colocacin de ademe gua Paralogrargarantizarqueelaceroderefuerzoseaintroducidoenelelemento coladoseagregaeneltramoprincipaldelaperforacinunademetemporal (brocal), el cual sirve como gua durante el trabajo de introduccin. Izado y alineamiento del acero de refuerzo Acontinuacinsecolocaelaceroderefuerzojuntoconelvibrador,loscualesse izan por medio de los malacates telescpicos y se alinean con el equipo STARSOL, tomandoreferenciasexternasconplomosoconequipotopogrfico.Enocasiones, por la movilidad y peso del acero de refuerzo se podr izar con ayuda de una gra auxiliar. Introduccin del acero de refuerzo Despus de verificar la correcta alineacin del acero, se procede a introducirlo en la perforacin rellena de concreto sin fraguar. El acero de refuerzo se hace vibrar para colocarlo dentro del elemento colado, y hacerlo llegar a la profundidad de proyecto. Terminadalaoperacinsedesacoplaelvibradoryseretira,dejandolapila reforzada y terminada (Fig. 2.6). 51 Captulo 2 Fig. 2.1 Proceso de la ejecucin de una pila STARSOL 2.1.4Inspeccin (d) Altrminodelasactividadessesupervisalalocalizacinydimensionesfinalesdel elemento para corroborar la informacin obtenida con el sistema ENBESOL. 2.1.5Limpieza (e) Porltimoserealizalalimpiezadellugardecolado,desalojandoelmaterialde rezagayelconcretorebozadoenelreadetrabajopormediosmecnicos(siel espacio lo permite) o por medios manuales. 52 Captulo 2 Fig. 2.2 Inicio de la perforacin 53 Captulo 2 Fig. 2.3 Preparacin para la inyeccin 54 Captulo 2 Fig. 2.4 Inyeccin de concreto e izado de la helicoidal 55 Captulo 2 Fig. 2.5 Pila colada e izado completo de la helicoidal 56 Captulo 2 Fig. 2.6 Introduccin del acero de refuerzo en la pila colada 57 Captulo 2 Trabajos preliminares Fig. 2.7Etapas durante la construccin de una pila STARSOLInspeccin LimpiezaColocacin del vibradorIzado y alineamiento del acero de refuerzo Introduccin del acero de refuerzoAlineamiento y nivelacin del equipoColocacin del acero de refuerzoPerforacinPreparacin de la inyeccinInyeccin de concreto e izado de la helicoidalHabilitado del acero de refuerzo Perforacin y colado de concreto1 2 3 4 Movilizacin Montaje Trazo previo Despalme Mejoramiento Trazo y nivelacin Colocacin de maquinaria Colocacin del ademe gua 5 58 Captulo 2 2.2Maquinaria y equipo LoselementosquecomponenlamaquinariayequipoSTARSOLpuedendividirseen cuatro grupos principales: a) maquinaria y equipo para soporte principal, b) elementos de la barrena helicoidal, c) equipo STARSOL y d) maquinaria auxiliar. 2.2.1Maquinaria y equipo para soporte principal Sonlaspartesqueayudanalaestabilizacindelequipodeperforacin,ascomoal desplazamientodentrodelaobrayalsoportedecadaunodeloselementosquedan movimiento y energa al equipo STARSOL. Consta de los siguientes elementos (Fig. 2.8): Motor principal (328 cilindros) Es el de mayor tamao y desempea funciones importantes en la perforacin y en la bomba hidrulica. Motor secundario (6 cilindros) Tienelafuncindeproporcionarunaadecuadaoperacinalosmalacates,gatos hidrulicos, estabilizadores y orugas. Orugas Es un elemento esencial para la movilizacin del equipo, teniendo como ventajas un mayoresfuerzodetraccin,especialmentealestaroperandosobreunterreno suave(sueltoolodoso),lahabilidadparadesplazarsesobresuperficiesrocosasy speras, as como menores presiones bajo las orugas. Entre sus desventajas estn 59 Captulo 2 labajavelocidaddedesplazamiento,limitanteenespacioscortos,mayores maniobrasparacentrarelequipoenellugaradecuado,conlaconsecuente reduccin en los rendimientos; adems, requiere de una superficie tratada (base de grava) con pendiente menor del 12% para evitar que el equipo pierda su centro de gravedad y tenga riesgo de volteo. Estabilizadores Losestabilizadorespermitenqueelequipologreaverticalidadyestabilidadal momentodedesplazarseyalperforar.ElequipoSTARSOLtienetres estabilizadores; dos de ellos frontales y uno trasero. Malacates Lamaquinaracuentaconcuatrosistemasdemalacates:principal,trasero,pull-downyauxiliar.Elmalacateprincipalsoportaaproximadamente13tytienecomo funcinprimordialsostenerelmotorderotacinylabarrainferior.Eltrasero soportaunpesoaproximadode19tysostienelaplumadeslizadora.Elpull-down proporciona el empuje al equipo en condiciones de terrenos difciles y tiene un peso de 6t y el auxiliar, como su nombre lo indica, ayuda a cualquier tarea de movimiento dematerial,mangueras,tubos,armadurasymaniobrasengeneralalrededordel equipo. Chasis de maquinaria y pluma fija Comprende a la estructura fija de la maquinaria. Por lo general no se desacoplan y ledanelsoporteprincipalalequipo.Laplumafijadasoportealahelicoidaly elementos de perforacin; a ella se acoplar la pluma deslizadora. 60 Captulo 2 Pluma deslizadora Eslapartedelequipodondesealojaysedeslizalabarrenahelicoidal.Lapluma estformadaportramosqueseacoplandeacuerdoalaalturadelelementoa realizar. Gatos hidrulicos Son dos juegos de gatos que se utilizan para dar sostn a la pluma deslizadora y al Power Pack; adems sirven para el montaje y desmontaje de ambos equipos. Power pack Esteequipolesuministraenergaalmotorprincipalyalgeneradordecorriente alternatrifsicade12kvaquegenera380volts,ademsdeproporcionarleun contrapeso al equipo. Generador de corriente alterna Seencargadesuministrarcorrienteelctricaaltransformadora14KV,ala hidrolavadora con gasto de Q=25 lt/min y al equipo que regula la temperatura del aceite hidrulico. Transformador Se utiliza para dar energa a los equipos auxiliares como: el del clima en la cabina, vibrador y el de reparaciones. 61 Captulo 2 Tanque de agua Seubicaenlapartetraseradelequipo.Sufuncinesdarcontrapesoytener almacenada agua para la limpieza del equipo y funciones auxiliares. Cabina En ella se alojan los instrumentos para maniobrar la maquinaria, as como el sistema ENBESOL y el clima. Fig. 2.8Maquinaria y equipo para soporte principal 62 Captulo 2 2.2.2Elementos de la barrena helicoidal Estoselementospermitenlarealizacindelaperforacin,coladoyretirodematerial excavado (Fig. 2.9). Gatos hidrulicos superiores Sonelltimopardegatoshidrulicos.Sufuncinesproporcionarsostnala cabezaderotacinhidrulicayalabarrenahelicoidalduranteydespusdela perforacin. Cabeza de rotacin hidrulica Este elemento contiene los motores de rotacin, que tienen la funcin de perforar y se encuentran alojados sobre un tramo de la pluma deslizadora. Barrena helicoidal Es una espiral sin fin, hueca, que se utiliza para hacer las perforaciones en el suelo sinnecesidaddeextraerelmaterial.Sualturaydimetrodependendela profundidad de desplante y seccin del elemento a construir. Tubera exterior Esta tubera es la gua de la espiral sin fin y tiene la funcin de proteger a la tubera Tremie alojada dentro de ella. 63 Captulo 2 Tubera interior o sumergible Esunatuberargida,acoplada(tuberaTremie)yalojadadentrodelatubera exterior, por la cual se inyecta el concreto. En su parte baja se aloja el elemento de perforacin (broca piloto) con la cabeza de corte. Broca piloto Eselprimerelementoquehacecontactoconlasuperficieyesguadela perforacin. Consiste en una broca tipo tricnica cuyos cabezales dependen del tipo desueloaperforar.Alabrocaseconectalatuberainteriordondesealojael concreto para la inyeccin del elemento estructural. En la parte inferior de la broca se encuentran las ventanas por donde el concreto se expande al momento de subir la helicoidal dentro de la perforacin realizada. Codo de inyeccin Es la unin de la tubera rgida y la tubera flexible para el bombeo del concreto, la cual se encuentra alojada en la parte superior de los motores de rotacin. Bote limpiador Esteelementoleproporcionaelalineamientoalabarrenahelicoidalytieneenla parte inferior aspas para limpiar la barrena al momento de subir. Al lado del bote se encuentra un botn de seguridad que en caso de cualquier imprevisto es accionado por el ayudante especializado para detener el accionar de todo el equipo. 64 Captulo 2 Fig. 2.9Principales elementos de la barrena continua 65 Captulo 2 2.2.3Equipo STARSOL Constadeunprocesadorqueordena,manipula,corrigeydaseguimientocontinuoal elemento estructural. Est constituido por las siguientes partes (Fig. 2.15): Sistema ENBESOL Transformador de movimiento Sensor de presin Sensor de momento Tubera flexible 2.2.4Maquinaria auxiliar Son los elementos que acompaan al equipo STARSOL para complementar las actividades de bombeo, limpieza, montaje, desmontaje y reparaciones. Bomba de concreto El equipo STARSOL no est equipado con una bomba propia de concreto, debido a que su peso sera mayor y el desplazamiento ms lento, por lo que cuenta con una bomba independiente (Fig. 2.10). Tanque de agua Es un tanque de agua externo para limpieza y usos mltiples dentro de la obra (Fig. 2.11). 66 Captulo 2 Depsito de aceite Est destinado a las operaciones de montaje y desmontaje. Al inicio de la labores o despus de determinado tiempo de uso se requiere que los elementos principales de desgasteseanengrasadosparalograrmejordesempeoycuidadodelosmismos (Fig 2.12). Fig. 2.10 Bomba de concreto sobre orugas 67 Captulo 2 Fig. 2.11 Tanque de agua Fig. 2.12Depsito de aceite y planta de soldar 68 Captulo 2 2.3Especificaciones de la tcnica STARSOL Una pila realizada con equipo STARSOL no debe confundirse con una pila de tipo barrena clsicaobarrenacontinuanormal,dadoquelaprimeratienecaractersticasde rendimiento y control de calidad implementados para uso en forma industrial. Para lograr dichascaractersticasseusaunaseriedecontroladoresimplementadosenelequipoy gobernados por el dispositivo ENBESOL (Fig. 2.13). Estedispositivoformapartedeunaseriedeinstrumentosqueseencuentranagrupados dentro del equipo STARSOL y tienen las siguientes funciones: Dispositivo ENBESOL EldispositivoENBESOLesunequipodecontroldecalidadquemidelos parmetros de excavacin y colado para cada pila en toda su profundidad, llevando un registro (datos y grficas), en tiempo real, de cada elemento. Regula y da seguimiento a la velocidad de avance y momento de corte durante la perforacin y al momento del colado, adems del control de la presin y volumen de concreto. Los parmetros que mide son cuatro: presin, volumen de concreto real vs terico, torque[tm]yvelocidaddeavance[m/h],loscualessongraficadoscontrala profundidad (Fig. 2.14). Esasgrficaspermitenllevarelcontrolentodomomentodecadapila; consecuentemente es un control preventivo y no correctivo. 69 Captulo 2 Adems, el sistema permite corroborar la estratigrafa del lugar con respecto a los estudiosdemecnicadesuelosrealizados,lograndocorrelacionarelperfil estratigrficorealyelterico,paracorregiryagregarinformacinqueayudeala eficiencia del mtodo constructivo y a los clculos estimados para las pilas. Fig. 2.13 Dispositivo ENBESOL 70 Captulo 2 Transformador de movimiento EselencargadodetransmitirelmovimientodeldispositivoENBESOL alapluma deslizadora para controlar la perforacin y el izado de la barrena helicoidal, tomando as el registro de la profundidad de avance y el nivel de desplante real de la pila. Fig. 2.14Grficas del dispositivo ENBESOL para la construccin de una pila Sensor de presin Se encuentra localizado en la bomba de concreto y en el codo de inyeccin. La seal sale del dispositivo ENBESOL directamente a la bomba de concreto que suministra la presin al codo de inyeccin por donde pasar el concreto bombeado, llevando el registrodelapresindelconcretoparaobtenerlagraficavolumentericovs volumen real y supervisar la integridad del elemento. 71 Captulo 2 Sensor de momento Tienelafuncindecontrolaryllevarelregistrodeltorquequetienelabarrena helicoidal al momento de perforar. Se encuentra localizado en la parte superior de la cabeza de rotacin hidrulica. Tubera flexible La tubera va desde la bomba de concreto al codo de inyeccin que se ubica en la parte superior de la cabeza de rotacin hidrulica; es flexible debido a que tiene que maniobrartantoenalturacomoendesplazamientoshorizontalesalrededordela maquinaria para adecuar la descarga del concreto. El dispositivo ENBESOL para cada pila automticamente realiza un registro (informe) que contiene la siguiente informacin: Sitio. Nmero de pilas. Dimetro. Profundidad. Velocidad de perforacin. Torque de perforacin. Presin de concreto bombeable (positiva o negativa). Perfil de profundidad (informe del volumen real vs terico). 72 Captulo 2 Fig. 2.15Dispositivos que componen el equipo STARSOL 73 Captulo 2 2.4Supervisin y control El control y la supervisin son necesarios en cada una de las actividades que se desarrollan en la construccin de las pilas, tanto en las etapas de estudios, como en la construccin, inspeccin y verificacin. Respecto al control que existe en la construccin de pilas con el procedimiento STARSOL, por lo general es continua y principia desde la planeacin de cada elemento por medio de una tarjeta que contiene toda la informacin de proyecto (coordenadas, nmero y tipo de pila, cantidad de concreto terico a utilizar y condiciones del suelo), la cual se inserta en el dispositivoENBESOL.Altrminodecadajornadadetrabajoserecolectatodala informacin,incluyendolalocalizacininicial,perforacin,profundidaddedesplante, vaciado de concreto y localizacin final de la pila. Con lo anterior se busca asegurar una calidad entera de la pila. Es importante sealar que estecontroldecalidadsolamenteserefierealaparteenqueintervieneelequipo STARSOL, es decir, en la perforacin y vaciado de concreto; para las dems actividades dentrodelprocesoconstructivodebernseguirselasmedidasyestndaresdecalidad marcados por el proyecto, normas y reglamentos vigentes. El ingeniero constructor y el supervisor deben, independientemente, estudiar previamente eltrabajoporejecutar,entendiendoelcriterioyrazonesdelprocesoconstructivo,as como sus correspondientes especificaciones, para evitar cualquier error en el desarrollo de la obra. 74 Captulo 2 2.4.1Aspectos generales6 Entre los aspectos generales que se deben vigilar y cuidar estn: a.Quelosplanoscontengantodaslasespecificacionesnecesariasyestperfectamente definido el proceso y secuencia constructiva, contando adems con el correspondiente estudio de mecnica de suelos. b.Queelterrenoseaelquecorrespondaalaobrayquesuscaractersticasde colindancias, accesos y topografa sean las que se establecieron en los planos y estudio de mecnica de suelos. c.Que las edificaciones en las colindancias no tengan daos previos al trabajo y en caso dehaberlos,reportarlosinmediatamentealaDireccindeObra,quienordenarlas actuaciones legales correspondientes. d.Que se hayan previsto los elementos de proteccin a transentes y/o vehculos. e.Que en los accesos para equipo y dentro de las razones de trabajo no haya obstculos, talescomocablesareos,instalacionessubterrneas,gasoductos,oleoductos, conduccionestelefnicas,deagua,gas,drenaje,incluyendocimentacionesantiguasy en general cualquier elemento que obstruya o impida el libre movimiento y trabajo del equipo. f.Queexistanenellugartomasdeaguaydeenergaelctrica,oensudefecto,se proceda a gestionar su instalacin, si es que esto fue pactado, para que se suministre por el contratista.

6 Cfr. Cmara Nacional de la Industria de la Construccin, Manualdelresidentedecimentacin profunda, Mxico, 1987. Pg. 237. 75 Captulo 2 g.Que existan en la obra licencias y permisos de construccin necesarios. h.Queantesdeenviarelequipoalaobra,stesearevisadoyestencondicionesde trabajarcorrectamente,corroborandoquesetratadelequipoespecificadoparaestos trabajos. Adems, que se tenga la herramienta y accesorios completos. 2.4.2Materiales de construccin para pilas STARSOL a.Acero de refuerzo7 ElaceroderefuerzodebesatisfacerlosrequisitosdecalidadestablecidosenlaNorma OficialMexicanaNOM-B-6-1988,Varillascorrugadasylisasdeacero,procedentesde lingoteopalanquilla,pararefuerzodeconcreto(ASTMA615M-96)y,porconsiguiente, cumplirconlascaractersticasfsicasyqumicasestablecidas,ademsdelasnormas complementarias que se enumeran y mencionan en el Anexo 1. Caractersticasfsicas:Serefierealaresistenciaalatensin,dimetro,pesounitario, dimensiones y espaciamiento de las corrugaciones, y doblado. Caractersticasqumicas:Debeverificarsequeelanlisisdefsforonoexcedade0.05% en el anlisis de la colada y de 0.0625% en el anlisis del producto terminado. Para los ensayes de tensin, doblado y determinacin de las caractersticas dimensionales y corrugaciones, se debe tomar una muestra de cada dimetro por cada 10t o fraccin o por cada embarque o entrega, lo que sea menor.

7Cfr.SociedadMexicanadeMecnicadeSuelosA.C.,Manualdecimentacionesprofundas, Mxico, 2001. Pg. 317. 76 Captulo 2 Paralosanlisisqumicosdelacoladaodelproductoterminado,sedebetomaruna muestra de la colada durante el vaciado, as como en varillas representativas de sta. b.Soldadura8 Elaceroderefuerzode1dedimetroymayornodebetraslaparse,sinoquedebe soldarseatopeounirsemedianteundispositivoroscado,tipoDywidagosimilar.Las normas involucradas para estas operaciones se encuentran en el Anexo 1. Antes de iniciar cualquier trabajo de soldadura se debe calificar al soldador en la posicin y tipodesoldaduraquedeberealizar.Lacalificacinlarealizaruninspectorcalificado, quien emitir un reporte indicando la aceptacin o rechazo del operador. Unadelaspruebasnodestructivasparaverificarlacalidaddelasoldaduraesmediante radiografas;stasdebentomarseconformealasnormasrelacionadasenelapartado correspondiente del Anexo 1. Es obligada la toma de radiografas al calificar al soldador. Debetomarseunaradiografadecadaprobeta,ademsdelasquesean necesarias para asegurar la calidad del conjunto. Conelproductoterminado,seacostumbraqueelcontratistayeldueooelsupervisor acuerdencuntasunionessevanaexaminar.Delosresultadosobtenidossedecidela aceptacin o rechazo del lote.

8Cfr.SociedadMexicanadeMecnicadeSuelosA.C.,Manualdecimentacionesprofundas, Mxico, 2001. Pg. 320. 77 Captulo 2 c.Concreto9 El concreto es un material compuesto formado esencialmente por un medio cementante en el cual estn embebidas partculas o fragmentos de agregados y aditivos, si es el caso.En concretos hidrulicos, el cementante lo forma una mezcla (pasta) de cemento y agua. Las normas a considerar para este material se encuentran en el apartado correspondiente del Anexo 1. La proporcin de los constituyentes de la mezcla debe efectuarse de acuerdo a la norma ACI 211.5R-96, en el entendido de que se usan materiales que satisfacen los requisitos de calidad exigidos en las normas respectivas. La fabricacin del concreto debe cumplir la norma ACI 304.1 1R-92. De acuerdo al tamao delaobra,elconcretopodrserfabricadoenobraopremezcladoenplantay transportado al sitio mediante camiones mezcladores y/o agitadores, de conformidad con las normas NOM-C-155-1987 Y ASTM C 94-98c. LacolocacindelconcretodebecumplirconlanormaACI304-1R-92.Laconsolidacin (compactacin)debeefectuarseporvibracin,deconformidadconlanormaACI309.IR-96,conexcepcindelaspilascoladasenellugar,enlasqueelconcretosecolocacon tubera Tremie y no requiere vibracin. Elcontroldecalidaddelconcreto,serealizarmedianteelmuestreoyensayede especmenes cilndricos estndar de 15cm de dimetro y 30.48cm de altura, salvo que se especifique otro tamao, debiendo satisfacerse las siguientes normas: NOM-C-83 (ASTM C 39),NOM-C-109(ASTMC617),NOM-C-156(ASTMC143),NOM-C-160(ASTMC31), NOM-C-161 (ASTM C 172), NOM-C-162 (ASTM C 138). Para la evaluacin de los resultados decontrol de calidad se seguir la norma ACI 214-89.

9Cfr.SociedadMexicanadeMecnicadeSuelosA.C.,Manualdecimentacionesprofundas, Mxico, 2001. Pg. 332-334. 78 Captulo 2 d.Aditivos10 Eladitivoesunmaterialdiferentedelagua,delosagregadosydelcemento,quese empleacomocomponentedelmorterooconcretoyqueseagregaalamezcla inmediatamente antes o durante el mezclado, para modificar algunas de las caractersticas del concreto. Hay aditivos qumicos y minerales. Losaditivosqumicospuedenserdediferentestiposcomoson:reduccindeagua, retardantey acelerante de fraguado, retardante y reductor de agua, acelerante y reductor deagua,sperreductordeaguaosperreductordeaguayretardante.Estosaditivos qumicos deben satisfacer los requerimientos de la norma NOM-C-255-1981. Cuando se prevea que los agregados puedan reaccionar con los lcalis del cemento, o que elconcretoestarsometidoacondicionesclimticasseverasyextremas,oaexposicin severa en medios de alto contenido de sulfatos, es recomendable la inclusin de aire en el concreto,endeterminadosporcentajesquedependendeltamaodelagregadoquese est usando en la fabricacin del concreto. Este aditivo, generalmente lquido, se incorpora alamezclamedianteelaguademezclado,yseconocecomoinclusordeaire.Debe satisfacer los requisitos de la NOM-C-200-1978. (ASTM C 260-98 Air entraining admixtures for concrete). Losaditivosmineralesgeneralmentesepresentanpulverizados,confinuramayorquela delcemento,ysirvenparamejorarlaspropiedadesfsicasdelconcretofresco, especialmentecuandoseestnusandoagregadosdegranulometradiferente.Estos aditivosseclasificanentrestipos:losqumicamenteinertes,lospuzolnicosylos cementantes.

10Cfr.SociedadMexicanadeMecnicadeSuelosA.C.,Manualdecimentacionesprofundas, Mxico, 2001. Pg. 329-331. 79 Captulo 2 Los qumicamente inertes son: la bentonita, la cal hidratada, el talco, los suelos cuarzosos y los suelos calizos. Lospuzolnicosson:losmaterialessilceososlico-alumnicos,queensnotieneno poseenpocovalorcementante,peroquefinamentepulverizadosyenpresenciadela humedad,reaccionanconelhidrxidodecalcio,atemperaturasnormales,formandoun compuestoqueposeepropiedadescementantes.Entrelospuzolnicosseencuentranlas cenizas y vidrios volcnicos, las tierras diatomceas y algunas lutitas. Loscementantessonloscementosnaturales,caleshidrulicas,loscementosdeescoria (mezclas de escoria de fundicin con cal) y escorias de fundicin de hierro granulado. LosaditivosmineralesdebencumplirconlosrequisitosdelanormaASTMC618-99 Standard specification for fly ash and raw or calcined natural pozzolan for use as a mineral admixture in portland cement concrete. Las normas relacionadas con estos materiales se encuentran en el Anexo 1. 2.4.3Procedimiento constructivo Para la supervisin y control del procedimiento constructivo de las pilas debe verificarse: a.Estudio del subsuelo Entodomomentocontarconunestudiodemecnicadesuelos(geotcnico),elcual, ademsdeinformacingeneralsobrelasecuenciaestratigrfica,tiposdesuelosy propiedadesmecnicas,yenparticularresistenciaalcorteydeformabilidad,debe proporcionar la siguiente informacin: 80 Captulo 2 Presencia de capas permeables (grava, arena, limo), posicin del nivel fretico y de niveles piezomtricos en caso de existir. Presenciadeobstruccionessobreelniveldedesplanteyprocedimientopara remocin de las mismas. Presencia de gases en la masa de suelo o roca. Anlisis qumico del agua. b.Perforacin11 Informacin general: fecha, condiciones atmosfricas, identificacin individual, hora de inicio y de terminacin de la perforacin, equipo utilizado, personal. Localizacin topogrfica de la pila al inicio y terminacin. Procedimiento constructivo que permita cumplir las especificaciones de proyecto. Verticalidad y dimensiones de la perforacin a intervalos regulares. Seleccin del mtodo y equipo para atravesar estratos permeables y obstrucciones, si los hubiera. Seleccindelasecuenciadeperforacinycolado,cuandoseanecesarioejecutar varias pilas cercanas, a fin de garantizar el movimiento del equipo y la seguridad de ste, de construcciones vecinas y de elementos ya construidos. Registro de los estratos de suelo atravesados durante la perforacin. Profundidaddelestratoresistentedondeseapoyarlapila,ascomocalidaddel mismo. c.Colado del concreto12 Informacin general del proyecto.

11Cfr.SociedadMexicanadeMecnicadeSuelosA.C.,Manualdecimentacionesprofundas, Mxico, 2001. Pg. 346. 12Cfr.SociedadMexicanadeMecnicadeSuelosA.C.,Manualdecimentacionesprofundas, Mxico, 2001. Pg. 346. 81 Captulo 2 Calidaddelconcreto(proporcionamiento,revenimiento,tiempodespusde mezclado, entre otros). Se debern tomar cilindros de cada olla, de alguna bacha al azar y cuando menos tres de cada pila. Mtododecolocacinyposicionamientodeltubocorrecto.Nousartuberaque tenga elementos que se atoren por dentro ni por fuera. El acero de refuerzo limpio, colocado en posicin correcta y dimetro y longitud de varillasadecuado.EnvarillascondimetromayordelNo.10,lasunionesdebern ser a base de soldadura o cualquier otro mtodo permitido. Noseusengrasfijas(patos)paraelmanejodelasarmadurasdeacerode refuerzo.Lasposicionesdelaarmaduradebenajustarsealosplanosy especificaciones. Realizacindepruebasenelconcretofresco,talescomorevenimientoyaire incluido o peso volumtrico hmedo cuando la obra lo requiera. El concreto se colocar de forma continua, sin interrupciones ni retrasos largos. Clculodelvolumendeconcretoporcolocar,considerandounvolumenexcedente por concepto de porcentaje de manejo, contraccin volumtrica, por contaminacin (descabecesuperior),geometrarealdelaperforacin,estadodelasparedesy contenido de la humedad del suelo.Seindicaunvolumenexcedenteenbaseala experiencia del orden del 10 al 20% del terico. Elevacin del descabece y la longitud exacta de cada elemento. Localizacincorrectadelapilaterminadaycompararlaconlatolerancia especificada en proyecto o en normas. d.Informes Sedebeentregaruninformediario,firmado portodoslosinvolucrados,quecontengaal menos lo siguiente: Localizacin precisa y dimensiones de las perforaciones realizadas. Descripcin de los materiales encontrados durante la excavacin. 82 Captulo 2 Mtodo empleado para la perforacin. Descripcin de las condiciones del agua fretica, si sta existe. Descripcin de las obstrucciones encontradas y si fue necesario removerlas. Descripcin de cualquier movimiento del suelo o del agua. Profundidad a la cual se encontr el material de apoyo y su descripcin; velocidad de perforacin y observaciones respecto a la calidad de dicho material de apoyo. Registro de la inspeccin del acero de refuerzo en cuanto a posicin y calidad. Registro de las dificultades encontradas. Este debe contener la posible inclusin de suelo, huecos, estrangulamientos, retardos de concreto y/o averas de alguna parte de la maquinaria. Condicindelconcretoentregadoenobra,incluyendoelcontroldelrevenimiento, peso volumtrico, aire incluido, ensayes de cilindros en compresin y otras pruebas. Registrodecualquierdesviacindelasespecificacionesydecisionestomadasal respecto. e.Tolerancias Enparticularlosproyectistasdecimentacionesnomarcanlastoleranciasquesedeban utilizar, por lo que en la mayora de las ocasiones se recurre a estndares aprobados por sociedades, organizaciones y normas13. Las tolerancias comnmente aceptadas en la fabricacin de pilas se indican en la Tabla 1.6 (Tolerancias y criterios de aceptacin) en el Captulo 1.

13Cfr.SociedadMexicanadeMecnicadeSuelosA.C.,Manualdecimentacionesprofundas, Mxico, 2001. Pg. 348. 83 Captulo 2 Conclusiones capitulares Elconocimientoadecuadodelprocedimientoconstructivo,lasactividadesquelo componen, partes que lo constituyen, seguridad, control y supervisin desde el momento de la concepcin como probable opcin de cimentacin, as como durante la construccin, sonpuntosfundamentalesparallevaracabolaconstruccindepilasdecimentacin.Lo anterior llevar a optimizar materiales, mano de obra y equipo que se traduce en costo y tiempodelaconstruccin,minimizandoerroresquepuedanafectareldesarrollodela obra. Adems,esdegranimportanciaconocerlosaspectosmsrelevantesasupervisarenla construccindepilasyaquestosdebencomplementaralmtodoSTARSOLcomo solucin de una cimentacin. Conjuntamente son aspectos que deben ser dominados tanto por el constructor como por el encargado de proyectar y disear la cimentacin, para que conjuntamente se realice(n) una(s) pila(s) utilizando el mtodo STARSOL. 84 Captulo 3 3 VENTAJ AS Y DESVENTAJ AS DEL PROCEDIMIENTO STARSOL PARA LA CONSTRUCCIN DE PILAS Introduccin capitular Enestecaptulosetratanlasventajasydesventajasconstructivasgeneralesdel procedimientoSTARSOLparalaconstruccindepilas,tomandocomoreferencialos aspectos ms relevantes mostrados en el captulo anterior. Tambin se proporcionan una serie de observaciones y recomendaciones al procedimiento que lo complementen y permitan tener una retroalimentacin que mejore el mtodo. Tomandoencuentalosalcancesylimitacionesdelsistema,podrcomprendersesu operacingeneral,paraconsiderarlocomounaherramientaeficazenlaconstruccinde cimentaciones profundas, as como definir en qu trabajos no ser la mejor opcin. 85 Captulo 3 3.1Ventajas del procedimiento 1.Trabajos preliminares Lostrabajospreliminaresdelosprocedimientosconvencionalesyeldel STARSOLsonsimilares.Unfactorencomneslaprogramacinadecuadade cadaunadedichasactividades,tomandoencuentaquealserlosprimeros trabajos sern base de una construccin adecuada de las pilas. Noserequierehabilitarunreaadicionalcomopatiodefabricaciny almacenamientodelodos(ademehidrulico);sinembargo,serequieredeun rea para almacenar materiales, herramientas, equipos, as como el espacio para el armado del acero, la cual es comn para todos los mtodos. Por las anteriores consideraciones, la superficie que se ocupar en el procedimiento STARSOL es menor que el de procedimientos convencionales. Decadaelementoconstruidoconesteprocedimientoyparalasdiferentes etapas,sellevaunregistrocontinuodelosprincipalesparmetrosde construccin. Serequieredemenortiempoparalainstalacinymontajedelamaquinariay equipo. 2.Perforacin y estabilizacin Se pueden realizar pilas en diversos tipos de suelos, incluyendo rellenos, arcillas y limos, arenas y gravas, aluviones, lutitas y rocas suaves fracturadas. Enestaetapaseprescindedecualquiertipodeademe(metlicoohidrulico) paraestabilizarlaexcavacin,porloquesereducelamanodeobra especializada, la herramienta, maquinaria, el transporte y espacio adicional para instalaciones. No se requiere perforacin previa. 86 Captulo 3 Estabilizacin perfecta durante la perforacin, logrando la verticalidad requerida de la pila. Se pueden perforar gran diversidad de capas de suelo. Setieneuncontrolcontinuodelavelocidaddeavancedeperforacinydel corte. Se garantiza un adecuado desplante de la pila en el estrato resistente; adems, se minimizan los riesgos de cados en la base de la pila. Tienemejoraprovechamientodelamanodeobraenellugardetrabajoalno requerir de grandes cantidades de cuadrillas. Entodoelprocesodelaperforacinsecuentaconuncontroldecalidad (SistemaENBESOL),elcualregistralasdimensionesdelapilaencada profundidad. 3.Habilitado del acero de refuerzo TantoparalosprocedimientosconvencionalescomoparaelSTARSOL,el habilitadodelaceroderefuerzoessimilar,porloquenoseencuentran diferencias. 4.Vaciado del concreto NoserequierehabilitarlatuberaTremie(adiferenciadelosprocedimientos convencionales) para llegar a la profundidad de colado, ya que sta se encuentra dentrodelahelicoidalcontinua,eneltubodeinmersin;portanto,seahorra tiempo de ensamblaje y limpieza de dicha tubera. Despusdelaperforacin,elcoladoseiniciaalmomentoenqueelhelicoide empiezaasubirparadesalojarelsueloperforado,permitiendoasqueel volumendesalojadosesuplainmediatamenteconconcretoparaevitarquese produzca una relajacin del suelo en el interior de la perforacin. 87 Captulo 3 Elconcretovaciadollenaporcompletolaperforacin,sindejarcavidadeso fraccionessincolar,debidoalapresincontroladaduranteelvaciadoconla bombayelsistemaENBESOL.Sellevaunregistroparacadaprofundidadde dicha presin y de la geometra de la pila. Nohaycontactodelconcretoconlosagentescontaminantesdelsueloyni cados en las perforaciones, garantizando la limpieza del fondo. Elvolumendeconcretoutilizadoescontrolado,yaquesecuentaconunperfil finaldelaprofundidadydimensionesdelapila,lograndounvolumen aproximado a lo real reduciendo desperdicios. El colado es monoltico y sin juntas fras. Los rendimientos de construccin son altos. 5.Colocacin del acero de refuerzo Dependiendodelpesototaldelaceroderefuerzo,stepuedeserizadoe introducido por la misma mquina sin utilizar una gra auxiliar. 6.Inspeccin EnlosprocesosdeperforacinycoladoseutilizaelsistemaENBESOL,que permiteobteneruncontrolpreventivoycorrectivoparasabersulocalizacin, dimensiones y profundidad. 7.Limpieza Menor volumen de suelo y concreto desalojado, el cual es producto nicamente de la perforacin y desperdicio de concreto.Fcilaccesoparaelacarreoydesalojodelmaterialdelaperforacin,sin interrumpir la construccin de las pilas en forma continua. 88 Captulo 3 8.Medio ambiente Se reduce el ruido en la construccin de las pilas, lo cual protege la salud de los trabajadores y elimina problemas a vecinos. Lavibracinproducidaesmnima,porloqueseevitandaosaestructuras vecinas y molestias en general. Generacin de menos emisiones contaminantes (humo) es notable debido a que se utilizan menos maquinara. Por no utilizar lodos bentonticos se reduce la contaminacin al medio ambiente. 3.2Desventajas del procedimiento 1.Trabajos preliminares Enlaplaneacindelaobraesnecesarioqueseespecifiqueunarevisiny mantenimiento de las piezas de desgaste de la maquinaria, debido a que puesta en marcha su operacin dentro de la construccin, alguna de stas puede fallar ysureparacinocambio,portratarsedeunamquinaimportada,podra retrasar el avance de obra. 2.Perforacin y estabilizacin Construccin de pilas con dimetros de 30, 45, 60, 75cm y excepcionalmente de 90cm. Profundidades mximas construidas de 30m. En suelos con presencia excesiva de fragmentos de roca o en estratos rocosos, lacapacidaddelamaquinariaylabrocacortadoraesinsuficienteparapoder perforarlos, complicando la construccin y requiriendo de soluciones alternas. 89 Captulo 3 3.Vaciado del concreto Para el colado se requiere de una planeacin estratgica entre los proveedores delconcretoylaResidenciadeobra,yaqueaunquestaesunaactividad externa, interviene en el proceso constructivo de forma importante en el avance deobraeintegridaddelapila(coladocontinuo,juntasfras,aditivospara concreto). 4.Colocacin del acero de refuerzo Prdidadefirmezaenlosamarresdelacerolongitudinalytransversalal momento de ser hincado y vibrado en el concreto fresco, lo que debilita a aqul. Si el acero de refuerzo no se encuentra bien colocado en el centro del elemento, stepodraquedardesalineadoynocumplirconlasespecificaciones(faltade recubrimientodelaceroderefuerzo),ademsdecomplicarsuintroducciny generar prdidas de tiempo en su ejecucin. EldispositivoENBESOLnocontrolalaintroduccindelaceroderefuerzo,ya que desde su izaje, alineacin e hincado no se tienen parmetros o instrumentos que ayuden a tener dicho control. En muchas ocasiones se tendr que realizar la colocacindelaceroconunagraauxiliar(comoserealizaenlos procedimientosconvencionales),quedandobajolaexperienciadeloperadorde la maquinaria la realizacin de este trabajo. Cuandoelaceroderefuerzonolograbajareintroducirsedentrodelapila,se deberdecidirsureubicacinoreperforacindelamismaocualquierotra solucin encaminada a tener un elemento adecuado segn proyecto. 90 Captulo 3 3.3Observaciones complementarias Enlossiguientespuntosseproporcionanalgunasobservacionesparamejorasal procedimiento,teniendoencuentaqueeldispositivoENBESOLeslaherramienta fundamental para el control de calidad en la construccin de las pilas STARSOL. 1.ControlexternooindependientedeldispositivoENBESOL,tantoparalasactividades deperforacinycolado(queabarcandicho dispositivo),hastalasquetienenqueser ejecutadas por mano de obra del lugar (trabajos preliminares, colocacin del acero de refuerzo, inspeccin y limpieza), con la finalidad de corroborar la informacin y contar con un parmetro independiente al de la maquinaria, para calibrar el sistema con una referencia externa.

2.Paraelarmado,habilitado,izadoeintroduccindelacero,ascomo,paratodaslas actividadesdevaciadodelconcreto,seproponetomarlasmedidaspertinentes descritasenelcontroldecalidad,supervisinycontroldurantelaconstruccindel captulo anterior. 3.Al colocar el acero de refuerzo dentro de la pila colada es conveniente implementar una brigada de topografa para conocer la localizacin y verticalidad adecuada al momento de su hincado y lograr que la pila tenga los mayores estndares de calidad. 4.Realizareltrazodelacimentacinconunabrigadadetopografa,marcandocon estacaselcentrodecadaelemento,indicandolaprofundidaddeperforacinylade desplante. Una vez terminada la pila, debe verificarse su posicin real con la brigada de topografa,afindecomprobarycompararconlatoleranciaprevistayeldispositivo ENBESOL. 5.Implementar un sistema de control de riesgo para la deteccin, reduccin y eliminacin delosfactorescausantesdeaccidentes,lesionesydaosalapropiedad.Elobjetivo 91 Captulo 3 ser inculcar en la mentalidad del personal el concepto de que los errores que provocan fallasatentancontralaefectividadyeficienciadelasempresas,ademsdecausar accidentes, muertes, prdidas de materiales y daos a los equipos, que, por otro lado, implican aumento en los costos de operacin de la empresa1.

1Cfr.CmaraNacionaldelaIndustriadelaConstruccinyelInstitutodeCapacitacindela Industria de la Construccin, Manual de seguridad de las obras de cimentacin profunda, Mxico, 1994. Pg. 20-24. 92 Captulo 3 Conclusiones capitulares Conformealoexpuestoenestecaptulo,laspilaselaboradasconelprocedimiento STARSOLofrecenventajassobrelaspilasconstruidasconlosmtodosconvencionales, debido,principalmente,almanejomseficientedelamaquinariaymanodeobra, traducindose en menor tiempo de construccin. DurantelasetapasdeperforacinycoladoconeldispositivodecontrolENBESOLse garantizalacalidaddelapilaalmomentodeconstruirse.Comootraventajasingular,la helicoidal continua, al perforar, sirve como ademe temporal, por lo que no se requiere de adememetlicoy/olodosparasostenerlasparedesdelasperforaciones.Esimportante mencionarqueconelmtodoSTARSOLnoserequierenpatiosdefabricaciny/o instalacionesespecialesquehaganquelaconstruccindelapilasseencarezcaytenga que emplearse mayor tiempo y organizacin para su montaje y utilizacin. El procedimiento STARSOL est limitado por la profundidad de perforacin, dimetro de lapilaylaresistenciadelsueloporperforar.Porestosmotivos,soloesaplicablepara algunas soluciones que se adapten a sus caractersticas especficas. Las desventajas del mtodo son medidas correctivas y preventivas para el habilitado, izado eintroduccindelaceroderefuerzo,paralascualessepuedenimplementarmedidas especficasparaelcontrolyperfeccionamientodelprocedimiento.Apesardelas desventajassealadasenelcaptulo,unaevaluacinconrespectoaltiempo,calidady formadeconstruir,indicaquelosbeneficioshacenfactibleyrecomendableel procedimiento STARSOL para la construccin de pilas. 93 Captulo 4 4 EVALUACIN ECONMICA EN LA CONSTRUCCIN DE PILAS Introduccin capitular Conelfindeobtenerunparmetroeconmicodelasprincipalesactividadesque intervienen en la construccin de pilas, se tratan algunos anlisis de costos y la integracin delosmismosenuncostoglobaldelafabricacindepilasconlosprocedimientos convencionales y con el mtodo STARSOL. Paradeterminarloscostosdirectosdelasactividadesrelacionadasconsufabricacinse analizanlascondicionesqueconmayorfrecuenciasepresentanenlaconstruccinde pilas1.

1 Las consideraciones generales y los precios unitarios, aunque diferentes en su contenido, son con base al Catlogodecostosdirectospara cimentacionesprofundas de la Cmara Mexicana de la Industria de la Construccin, Mxico, 2008. 95 Captulo 4 Debetomarseencuentaquetodaslasactividadesdeconstruccinsonaltamente circunstanciales, es decir, que dependen de variables cuyo impacto en los rendimientos y costossondiferentesparacadaobraolugarenelqueseejecuta,yquedebern considerarselascircunstanciasespecialesdecadaproyectoparalograrunaadecuada valoracin de los costos. 4.1Consideraciones generales Esconvenienterecordarquelaseleccincorrectadelosinsumosrequeridosenla ejecucin de un trabajo es indispensable para conformar un precio adecuado; dependiendo deesas