Sencico tomo 1

SERVICIO NACIONAL DE INVESTIGACIÓN, NORMALIZACIÓN Y CAPACITACIÓN PARA LA INDUSTRIA DE LA CONSTRUCCIÓN

GERENCIA DE FORMACIÓN PROFESIONAL

PROYECTO D 36 – 2,001

BBAANNCCOO TTEEMMÁÁTTIICCOO

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EENNCCOOFFRRAADDOOSS FFIIEERRRREERRÍÍAA

TTOOMMOO II

LLIIMMAA,, SSEEPPTTIIEEMMBBRREE DDEELL 22,,000022

PRESENTACIÓN – TOMO I

REFERENCIA: SENCiCO – GERENCIA DE FORMACIÓN PROFESIONAL – PROY D 36 – 2,001

SSEENNCCIICCOO BANCO TEMÁTICO

ENCOFRADOS FIERRERÍA NOVIEMBRE 2001

CONSEJO DIRECTIVO NACIONAL DEL SENCICO

CÉSAR ALVA DEXTRE

Presidente Ejecutivo

LIC. OSCAR ALARCÓN DELGADO

Vicepresidente del Consejo Directivo

Representante de los Trabajadores de la Industria de la Construcción

DR. ANTONIO MANZUR BARRIOS

Representante del Ministerio de Educación

DRA. MANUELA GARCÍA COCHAGNE

Representante del Ministerio de Trabajo y Promoción del Empleo

INGº ANTONIO BLANCO BLÁSCO

Representante de la Universidad Peruana

SR. VICENTE APONTE NUÑEZ

Representante de los Trabajadores de la Industria de la Construcción

INGº LUÍS ISASI CAYO

Representante de las Empresas Aportantes; designado por CAPECO

INGº JUAN SARMIENTO SOTO

Representante de las Empresas Aportantes; designado por CAPECO





GERENTE DE FORMACIÓN PROFESIONAL

INGº NICOLÁS VILLASECA CARRASCO

EQUIPO DE TRABAJO

COORDINACIÓN PROYECTO : Prof. JOSÉ ALBERTO MASÍAS CASTRO

COORDINACIÓN ELABORACIÓN : Prof. JOSÉ ANTONIO BARRENACHEA SALINAS

ELABORACIÓN : Ingº. FERMÍN JIMÉNEZ MURILLO

Instr. GERMÁN ALBERTO PALOMINO GONZÁLES

DIAGRAMACIÓN FINAL : Prof. JOSÉ ANTONIO BARRENACHEA SALINAS

SAN BORJA, SEPTIEMBRE DEL 2,002





PRESENTACIÓN

El presente documento denominado “BANCO TEMÁTICO DE ENCOFRADOS FIERRERÍA”; contiene información bibliográfica adicional a las hojas de información tecnológica del curso modular de encofrados fierrería.

El Banco Temático tiene como propósito la estandarización del aprendizaje de los alumnos del nivel operativo y del nivel técnico; así como de instructores y profesores, en el ámbito nacional y por ende el desempeño laboral de los educandos o del desempeño docente de los segundos.

Permitirá que instructores, profesores y alumnos de los cursos de calificación ocupacional del nivel operativo y de los institutos de educación superior, tengan al alcance información escrita adicional de consulta, que les permita estar actualizados o preparados. A instructores y profesores a diseños de cursos de capacitación específica no previstos y a los alumnos a los retos de las nuevas tecnologías, la solución de problemas y el aprender a aprender.

Las informaciones técnicas, que se presentan en siete (07) tomos, están organizadas en 14 temas relacionados a un aspecto significativo de encofrados fierrería, provienen de diversas fuentes, sean autores o instituciones, la misma que consta en el documento.

Es necesario tener presente que la información que contiene el Banco Temático, es únicamente para el uso en las Bibliotecas del SENCICO, como material de

estudio o de consulta, por lo que está terminantemente prohibida su reproducción parcial o total por cualquier medio.

Cabe señalar que el Banco Temático, como todo documento educativo, será motivo de reajustes permanentes, con la inclusión de temas complementarios a los existentes o de nuevos; por lo que para que cumpla su cometido, será permanentemente actualizado. En tal sentido los aportes y sugerencias de los usuarios serán recibidos con el reconocimiento de la Gerencia de Formación Profesional del SENCICO.

GERENCIA DE FORMACIÓN PROFESIONAL





INDICE

TOMO I

A SUELOS

A 01 Formación y Propiedades de los Suelos para Cimentación de Estructuras – Tecnología de la Constr. – J. Pacheco Z. - SENCICO 01 al 07

A 02 Construcción de Estructuras - Manual de Obra - H. Gallegos y otros - CAPECO 08 al 13

A 03 Tablas Técnicas - Agenda del Constructor 14 al 21

A 04 Mecánica de Suelos - Procedimientos Constructivos en Albañilería III - A. Odar C. - SENCICO 22 al 27

A 05 Suelos y Estabilización - La Construcción con Tierra - SENCICO 28 al 34

A 06 Características de Suelos y Rocas - Biblioteca del Ingeniero Civil - Tomo V - Fletcher / Smoots - Limusa 35 al 40

B MOVIMIENTO DE TIERRAS

B 01 Los Movimientos de Tierras - Tecnología de la Construcción - G.Baud 01 al 30

B 02 Excavaciones - Biblioteca del Ingeniero Civil - Tomo - Fletcher / Smoots - Limusa 31 al 37

B 03 Apuntalamientos y Arriostramientos - Biblioteca del Ingeniero Civil – Tomo - Fletcher / Smoots - Limusa 38 al 47

B 04 Rellenos - Biblioteca del Ingeniero Civil - Tomo - Fletcher / Smoots - Limusa 48 al 52

C TRAZADO Y REPLANTEO - NIVELACION

C 01 Trazado y Excavación de Cimientos – Cimientos - A. Hidalgo B. - CEAC 01 al 10

C 02 Trazado y Replanteo, Niveles de Obra - El maestro de obra - J. Pacheco Z. - SENCICO 11 al 23

D CIMENTACIONES

D 01 Construcción de los Cimientos – Cimientos - A. Hidalgo B. - CEAC 01 al 23

D 02 Cálculo de Dimensiones – Cimientos - A. Hidalgo B. - CEAC 24 al 29

D 03 Pilotes – Cimientos - A. Hidalgo B. - CEAC 30 al 38

D 04 Lesiones y Reparación de Cimientos – Cimientos - A. Hidalgo B.- CEA 39 al 53

D 05 Las Cimentaciones - Tecnología de la Construcción - G.Baud 54 al 89

D 06 Patología de las Cimentaciones - Cimentaciones. de Concreto Armado en Edificaciones – C. Casabonne – ACI - Perú 90 al 102

D 07 Cimentaciones - Biblioteca del Ing. Civil - Tomo V - Fletcher – Smoots - Limusa 103 al 111

D 08 Asentamientos - Biblioteca del Ing. Civil - Tomo V - Fletcher – Smoots - Limusa 112 al 117

D 09 Cimentaciones en Pilotes - Biblioteca del Ing. Civil - Tomo V - Fletcher – Smoots - Limusa 118 al 129

D 10 Resistencia del Terreno – Generalidades sobre Cimentaciones. - Manual Básico del Ingeniero Residente - R. Castillo A. - CAPECO 130 al 136

D 11 Cimentación o Fundación - Manual Básico del Ingeniero Residente - R. Castillo A. - CAPECO 137 al 144

TOMO II

D 12 Cimentación - Enciclopedia de la Construcción - H. Schmith - Limusa 145 al 185

D 13 Cimentaciones Profundas – Pilotes - Cimentaciones de Concreto .Armado en Edificaciones – J. Alva H. - ACI - Perú 186 al 193

D 14 Diseño de Calzaduras - Cimentaciones de Concreto Armado en Edificaciones - C. Casabonne - ACI - Perú 194 al 198

D 15 Fundaciones - Manual del Arquitecto y del Constructor - Kidder – Parker - UTEHA 199 al 283

D 16 Cimentaciones Para Edificios Poco Pesados - Manual del Arquitecto y del Constructor – Kidder – Parker - UTEHA 284 al 305

E CONCRETO

E 01 Concreto - Construcción de Estructuras - Manual de Obra - H. Gallegos y otros - CAPECO 01 al 13

E 02 Tecnología del Concreto - El Maestro de Obra - J. Pacheco Z. - SENCICO 14 al 23

E 03 La Naturaleza del Concreto y Materiales - Tecnología del Concreto - E. Rivva L. - ACI - Perú 24 al 42

E 04 Pisos y Losas - Tecnología de la Construcción - G.Baud 43 al 62

E 05 Probetas de Concreto - CEMENTO - Boletín Técnico – ASOCEM 63 al 65

E 06 Curado del Concreto - CEMENTO - Boletín Técnico - ASOCEM 66 al 68

E 07 El Ensayo de Consistencia del Concreto - CEMENTO - Boletín Técnico - ASOCEM 69 al 72

E 08 Aditivos para el Concreto - CEMENTO - Boletín Técnico - ASOCEM 73 al 75

E 09 Mezclado del Concreto - CEMENTO - Boletín Técnico- ASOCEM 76 al 78

E 10 La Contaminación de los Agregados - CEMENTO - Boletín Técnico - ASOCEM 79 al 82

E 11 Características físicas de los agregados - CEMENTO - Boletín Técnico - ASOCEM 83 al 86





E 12 Testigos del Concreto Endurecido - CEMENTO - Boletín Técnico - ASOCEM 87 al 88

E 13 El Concreto Pesado - CEMENTO - Boletín Técnico - ASOCEM 89 al 90

E 14 Aplicaciones Diversas del Concreto - CEMENTO - Boletín Técnico - ASOCEM 91 al 92

E 15 Agua de Amasado y Curado para Concreto - CEMENTO - Boletín Técnico - ASOCEM 93 al 94

E 16 La vigencia de los pavimentos de Concreto - CEMENTO - Boletín Técnico - ASOCEM 95

E 17 El Concreto Premezclado - CEMENTO - Boletín Técnico - ASOCEM 96 al 98

E 18 El bloque de concreto en albañilería - CEMENTO - Boletín Técnico - ASOCEM 99 al 101

E 19 El Cemento Pórtland y su Aplicación en Pavimentos - CEMENTO - Boletín Técnico - ASOCEM 102 al 104

E 20 Muros de Contención con Bloques de Concreto - CEMENTO - Boletín Técnico - ASOCEM 105 al 106

E 21 El Concreto Fast Track en Recuperación y Rehabilitación de Pavimentos – CEMENTO - Boletín Técnico - ASOCEM 107 al 111

E 22 La Resistencia a la Tracción del Concreto - CEMENTO - Boletín Técnico - ASOCEM 112 al 114

E 23 Evaluación del Concreto por el Esclerómetro - CEMENTO - Boletín Técnico - ASOCEM 115 al 117

E 24 Pruebas de Carga de Estructuras - CEMENTO - Boletín Técnico - ASOCEM 118 al 120

E 25 La Forma de los Agregados - CEMENTO - Boletín Técnico - ASOCEM 121 al 122

E 26 El Fraguado en el Concreto - CEMENTO - Boletín Técnico - ASOCEM 123 al 124

E 27 Súper Plastificantes - CEMENTO - Boletín Técnico - ASOCEM 125 al 126

E 28 Tipos de Pavimentos de Concreto - CEMENTO - Boletín Técnico – ASOCEM 127 al 129

E 29 Almacenamiento del Cemento y Agregados en Obra - CEMENTO - Boletín Técnico - ASOCEM 130

E 30 Materiales (Para Concreto) - Diseño de Estructuras de Concreto - Nilson / Winter - McGraw Hill 131 al 148

E 31 Conceptos Generales del Concreto y los Materiales para su Elaboración - Tópicos de Tecnología del Concreto - E. Pasquel C. 149 al 150

E 32 El Cemento Pórtland - Tópicos de Tecnología del Concreto - E. Pasquel C. 151 al 169

TOMO III

E 33 El Agua en el Concreto - Tópicos de Tecnología del Concreto - E. Pasquel C. 170 al 173

E 34 Los agregados para el Concreto - Tópicos de Tecnología del Concreto - E. Pasquel C. 174 al 194

E 35 Aditivos para el Concreto - Tópicos de Tecnología del Concreto – E .Pasquel C. 195 al 201

E 36 Propiedades Principales del Concreto - Tópicos de Tecnología del Concreto - E. Pasquel C. 202 al 207

E 37 La Durabilidad del Concreto - Tópicos de Tecnología del Concreto - E. Pasquel C. 208 al 220

E 38 Materiales (Para Concreto) - Diseño Simplificado de Concreto Reforzado - H. Parker - LIMUSA 221 al 224

E 39 Proporcionamiento y Mezclado - Diseño Simplificado de Concreto Reforzado -H. Parker - LIMUSA 225 al 233

E 40 Poliestireno expandido - Catálogo de Aislador 234 al 236

F ENCOFRADOS

F 01 Encofrados - El Maestro de Obra - J. Pacheco Z. - SENCICO 01 al 9

F 02 Encofrados - Construcción de Estructuras - Manual de Obra - H. Gallegos y otros - CAPECO 10 al 17

F 03 Encofrados - Construcción de Estructuras - Manual de Obra - H. Gallegos y otros - CAPECO 18 al 88

F 04 Construcción de Elementos para Encofrados de Madera – Varios - SENA 89 al 119

F 05 Economía del Encofrado – Propiedades del Hormigón – Encofrados para Estructuras de Hormigón – R.L. Peurifoy - McGraw Hill 120 al 143

F 06 Propiedades de los Materiales para Encofrados. - Encofrados para Estructuras de Hormigón – R.L. Peurifoy - McGraw Hill 144 al 157

F 07 Cálculo de Encofrados - Encofrados para Estructuras de Hormigón - R.L. Peurifoy - McGraw Hill 158 al 174

F 08 Puntales y Andamios - Encofrados para Estructuras de Hormigón - R.L. Peurifoy - McGraw Hill 175 al 189

F 09 Rotura de Encofrados – Cimentaciones – Encofrados para Estructuras de Hormigón – R.L. Peurifoy - McGraw Hill 190 al 204

TOMO IV

F 10 Encofrados de Muros - Encofrados para Estructuras de Hormigón - R.L. Peurifoy - McGraw Hill 205 al 228

F 11 Encofrados de Pilares - Encofrados para Estructuras de Hormigón - R.L. Peurifoy - McGraw Hill 229 al 242

F 12 Encofrados de Vigas y Forjados - Encofrados para Estructuras de Hormigón - R.L. Peurifoy - McGraw Hill 243 al 259

F 13 Encofrados Prefabricados para Forjado de Hormigón – Encofrados para Estructuras de Hormigón – R.L. Peurifoy - McGraw Hill 259 al 277

F 14 Encofrados de Cubiertas Laminares - Hormigón Ornamental - Encofrados para Estructuras de Hormigón – R.L. Peurifoy - McGraw Hill 278 al 301

F 15 Encofrados Deslizantes - Encofrados para estructuras de Hormigón - R.L. Peurifoy - McGraw Hill 302 al 313

F 16 Los Encofrados Deslizantes, técnicas y Utilización - Manual de Obra - J. Gallegos C. - CAPECO 314 al 400

F 17 Encofrados Metálicos - Catálogo Uni Span - Uni Span 401 al 411





G ACERO ESTRUCTURAL

G 01 La Corrosión del Acero por Cloruros en el Concreto - CEMENTO - Boletín Técnico - ASOCEM 01 al 02

G 02 Vigas de Acero - Ingeniería Simplificada para Arquitectos y Constructores - H. Parker - LIMUSA 03 al 30

G 03 Columnas de Acero - Ingeniería Simplificada para Arquitectos y Constructores - H. Parker - LIMUSA 31 al 47

G 04 Manual de Aplicación - Barras de Construcción - Manual de Aplicación - Aceros Arequipa 48 al 57

TOMO V

H CONCRETO PRETENSADO

H 01 Concreto Pretensado - Concreto Pretensado - M. Paya - CEAC 1 al 7

H 02 Hormigón Pretensado - Enciclopedia de la Construcción - Edit.Tec.As. 8 al 23

H 03 Concreto Preesforzado - Diseño de Estructuras de Concreto - Nilson – Winter - McGraw Hill 24 al 34

H 04 Concreto Preesforzado - Diseño Simplificado de Concreto Reforzado - H. Parker - LIMUSA 35 al 43

I LA MADERA ESTRUCTURAL

I 01 Características y Clasificación de la Madera - Diseño Simplificado de Estructuras de Madera – H. Parker - LIMUSA 01 al 04

I 02 Esfuerzos de trabajo para madera estructural - Diseño Simplificado de Estructuras de Madera – H. Parker - LIMUSA 05 al 11

I 03 Pisos de tablones y laminados - Diseño Simplificado de Estructuras de Madera – H. Parker - LIMUSA 12 al 17

I 04 Conectores para madera - Diseño Simplificado de Estructuras de Madera – H. Parker - LIMUSA 18 al 34

I 05 Paredes de madera (entramados) - Diseño Simplificado de Estructuras de Madera – H. Parker - LIMUSA 35 al 39

I 06 Madera Laminada - Diseño Simplificado de Estructuras de Madera – H. Parker - LIMUSA 40 al 46

I 07 Construcciones de Trplay - Diseño Simplificado de Estructuras de Madera – H. Parker - LIMUSA 47 al 49

I 08 Características y Propiedades de la Madera - Manual de Diseño para Maderas del GRAN – Junta de Acuerdo de Cartagena 50 al 70

I 09 Conversión, Secado y Protección de la Madera - Manual de Diseño para Maderas del GRAN – Junta de Acuerdo de Cartagena 71 al 87

I 10 La Madera Material de Construcción - Manual de Diseño para Maderas del GRAN – Junta de Acuerdo de Cartagena 88 al 107

I 11 Detalles Constructivos - Manual de Diseño para Maderas del GRAN – Junta de Acuerdo de Cartagena 108 al 138

I 12 A Detalles constructivos - Manual de Diseño para Maderas del GRAN – Junta de Acuerdo de Cartagena 139 al 153

I 12 B Detalles constructivos - Manual de Diseño para Maderas del GRAN – Junta de Acuerdo de Cartagena 154 al 173

I 13 A Protección por Diseño - Manual de Diseño para Maderas del GRAN – Junta de Acuerdo de Cartagena 174 al 189

I 13 B Protección por Diseño - Manual de Diseño para Maderas del GRAN – Junta de Acuerdo de Cartagena 190 al 201

I 13 C Protección por Diseño - Manual de Diseño para Maderas del GRAN – Junta de Acuerdo de Cartagena 202 al 216

I 14 Propiedades de la Madera - Cartilla de Construcción con Madera - Junta de Acuerdo de Cartagena 217 al 229

I 15 Secado de la madera - Cartilla de Construcción con Madera - Junta de Acuerdo de Cartagena 230 al 235

TOMO VI

I 16 Preservación de la Madera - Cartilla de Construcción con Madera - Junta de Acuerdo de Cartagena 236 al 244

I 17 Tableros a Base de Madera para Uso de la Construcción. - Cartilla de Construcción con Madera – Junta de Acuerdo de Cartagena 245 al 250

I 18 Sistemas Estructurales - Cartilla de Construcción con Madera - Junta de Acuerdo de Cartagena 251 al 263

I 19 Uniones Estructurales - Cartilla de Construcción con Madera - Junta de Acuerdo de Cartagena 264 al 274

J ESCALERAS

J 01 Escaleras - Tecnología de la Construcción - G. Baud 01 al 13

K MAQUINARIA DE CONSTRUCCION

K 01 Equipo - El equipo y su Costos de Operación - J. Ramos S. - CAPECO 01 al 47

K 02 Equipos de Movimientos de Tierras - Tecnología de la Construcción - G. Baud 48 al 64

L VARIOS, TABLAS Y EQUIVALENCIAS

L 01 Fuerzas y Esfuerzos - Ingeniería Simplificada para Arquitectos y Constructores - H. Parker - LIMUSA 01 al 13

L 02 Momentos y Reacciones - Ingeniería Simplificada para Arquitectos y Constructores - H. Parker - LIMUSA 14 al 22

L 03 Cortante y Momento Flexionante - Ingeniería Simplificada para Arquitectos y Constructores – H. Parker - LIMUSA 23 al 38

L 04 Teoría de la Flexión y Propiedades de las Secciones - Ingeniería Simplificada para Arquitectos y Constructores – H. Parker - LIMUSA 39 al 58

L 05A Tablas Técnicas - Agenda del Constructor – Varios 59 al 91

L 05B Tablas Técnicas - Agenda del Constructor - Varios 92 al 128





L 06 Simbología - Estructuras Metálica - Manual de Aplicación - Barras de Construcción - Aceros Arequipa 129 al 130

M SEGURIDAD, HIGIENE Y SALUD EN CONSTRUCCION

M 01 A Manual de Prevención de Accidentes en la Construcción - Consejo Interamericano de Seguridad 01 AL 23

TOMO VII

M 01 B Manual de Prevención de Accidentes en la Construcción - Consejo Interamericano de Seguridad 24 AL 55

M 01 C Manual de Prevención de Accidentes en la Construcción - Consejo Interamericano de Seguridad 56 al 77

M 01 D Manual de Prevención de Accidentes en la Construcción - Consejo Interamericano de Seguridad. 78 al 96

M 01 E Manual de Prevención de Accidentes en la Construcción - Consejo Interamericano de Seguridad 97 al 110

M 01 F Manual de Prevención de Accidentes en la Construcción - Consejo Interamericano de Seguridad 111 al 125

M 01 G Manual de Prevención de Accidentes en la Construcción - Consejo Interamericano de Seguridad 126 al 148

M 01 H Manual de Prevención de Accidentes en la Construcción - Consejo Interamericano de Seguridad 149 al 168

M 02 Disposiciones Generales - Seguridad e Higiene en la Construcción Civil - OIT 169 al 173

M 03 Generalidades - Organización - Orden y Limpieza – SH en la Constr. Civil - Resumen Residente Obra Edificaciones. SENCICO 174 al 178

M 04 Señalización - Seguridad e Higiene en la Construcción Civil - Resumen Residente Obra Edificaciones 179 al 187

M 05 Protección Personal - Riesgos Higiénicos SH en la Construcción Civil - Resumen Residente Obra Edificaciones - SENCICO 188 al 192

M 06 Prevención de Accidentes en las Excavaciones para la Construcción. - La Positiva Seguros y Reaseguros 193 al 204

M 07 Prevención de Accidentes en Supervisión de Trabajo en Construcción de Edificios - La Positiva 205 al 224

M 08 Manejo Manual de Materiales en la Construcción - La Positiva 225 al 239

M 09 Manual de Investigación de Accidentes e Incidentes - La Positiva 240 al 244

M 10 Seguridad e Higiene Ocupacional en el Sector de la Industria de la Construcción - SENCICO 245 al 253

N. PREVENCION CONTRA SISMOS E INCENDIOS

N 01 Diseño Sísmico - Diseño de Estructuras de Concreto - Nilson – Winter - McGraw Hill 01 AL 09

N 02 Principios Básicos del Diseño y Construcción Antisísmica – Terremotos - F. Oshiro -UPSMP 10 AL 17

N 03 Prevención de Incendios - Prevención de Incendios - J. A. Barrenechea – Ministerio de Pesquería 18 AL 49

N 04 La Estructura del Edificio de Albañilería - Diseñando y Construyendo con Albañilería - H. Gallegos V. – La Casa 50 AL 57

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TEMA: SUELOS

REFER: FORMAC. DE LOS SUELOS – TECNOLOG. DE LA CONST. – J. PACHECO. Z - SENCICO

SENCICO BANCO TEMÁTICO


FORMACIÓN DE LOS SUELOS Y PROPIEDADES DE LOS SUELOS

PARA CIMENTACIÓN DE ESTRUCTURAS

3.1. FORMACIÓN DE LOS SUELOS

La corteza de la tierra esta constituida por roca sólida. Esto no se percibe fácilmente, pero es explicable porque el mantillo, la vegetación, los fragmentos de rocas, la arena y la grava están esparcidos por doquier, mientras que los sedimentos cubren el fondo de los océanos. Las capas de escombros tienen poca profundidad en contraste con el espesor kilométrico de la roca subyacente.

Un hecho real, aunque inadvertido, es que el relieve de la tierra es modificado constantemente. En efecto, nada de lo que vemos de la faz de la tierra es inmutable; todo se trasforma. Lo que ocurre es que el cambio sucede a lo largo de muchísimo tiempo; una vida entera podría no bastar para percatarse de ello.

Los suelos, tal como los apreciamos a simple vista, proceden de la disgregación de las rocas y el subsiguiente transporte de los residuos a lugares. Los agentes causantes de la alteración del relieve de la tierra y de formación de los suelos son:

La erosión

El intemperismo

La erosión es producida por la acción de diversas fuerzas de la naturaleza. Uno de los agentes erosivos más espectaculares es el agua.

Gran parte de la humedad absorbida por la atmósfera cae sobre los continentes en forma de lluvia, nieve, granizo y rocío. Un apreciable volumen de la precipitación penetra hasta el subsuelo, pero otro mayor desemboca por gravedad de mar por los cauces de los ríos o en forma de torrentes y manantiales, reponiendo de esta manera el nivel de los océanos (Fig. 3.1).

En su recorrido, el enorme caudal de agua, desempeñando el papel sorprendente escultor, va año tras año en forma incesante, remodelando el relieve terrestre, arrastrando aguas debajo de todo cuanto encuentra en su trayectoria. Los fragmentos de las rocas, por efecto de su arrastre por el agua sobre el fondo de los lechos de los ríos, pierden su forma angulosa trasformándose en cantos rodados.

Fig. 3.1. Gran parte del agua, producto de la precipitación, desemboca al mar erosionando las montañas. Al reducirse la pendiente por la cual transcurre el agua, disminuyen la velocidad y la fuerza del caudal, depositándose sobre el suelo, primero las piedras grandes, luego las pequeñas y, finalmente, el lodo.

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TEMA: SUELOS




Igualmente, cuando el cono de deyección se ensancha, la corriente de agua pierde velocidad y los fragmentos pesados van quedando en el trayecto, mientras que los menudos son arrastrados aguas abajo (Fig. 3.2).

También el hielo de las cordilleras es otro importante agente erosivo. Como sabemos, el glaciar es una acumulación de nieve gradualmente comprimida y trasformada en hielo. Con el tiempo su peso aumenta y por efecto de la gravedad empieza a desplazarse cordillera abajo, remodelando en su lenta marcha el relieve terrestre.

Asimismo, los aludes, es decir las descomunales masas de hielo que desde la cordillera se precipitan violentamente, son causantes de terribles desastres, además de efectivos agentes de remodelación del paisaje terrestre. Para tener una idea de su inmenso poder destructivo recordemos los aludes ocurridos en 1,962 y 1,970, caídos desde el Huascarán. El primero de ellos arrasó prácticamente la localidad de Ranrahirca; y el de 1,970 (terremoto de Ancash), producto de la desintegración de ventisquero de 5 millones de metros cúbicos, se abatió con velocidad de desplazamiento de la masa aluvional de 300 Km. por hora sobre la ciudad de Yungay, causando una de las mayores catástrofes que registra nuestra historia.

SECCION

Fig. 3.2. Típico ejemplo de depósito de materiales en un cono de deyección de un río.

También los huaycos ("Llakpanas" o Llocllas", en quechua), frecuentes en nuestro país, están asociados con la acción de las lluvias y la falta de protección vegetal en las vertientes. Originados por fuertes precipitaciones estacionales, alcanzan impresionantes velocidades y su potencia es tan grande que transportan lodo y piedras de diversos tamaños, algunas de la cuales pueden llegar a toneladas de peso. En el fondo de los valles frenan su velocidad expandiéndose lateralmente, pero aún capaces de destruir las obras construidas por el hombre: viviendas, puentes, caminos, etc. Ocurren generalmente en zonas bajas y medidas del relieve andino que caracteriza la topografía del país.

El mar, igualmente, es otro efectivo agente erosivo. Permanentemente su acción se manifiesta en las costas de los continentes. Así como destruye, también construye grandes bancos de arena.

Aunque no tan contundente como el agua y el hielo, el viento es asimismo un importante agente transformador de la topografía y causante de la formación de los suelos. Erosionando las rocas y transportando materiales de un lugar a otro da origen a depósitos cólicos de arena, generalmente de grano fino.

El intemperismo es, tal como ha sido señalado, la otra poderosa fuerza escultora del paisaje. Ocasiona la desintegración inicial de las rocas, convirtiéndolas en fragmentos que son acarreados posteriormente por acción del agua y el viento. También los cambios de temperatura

3

TEMA: SUELOS




originan en las rocas tensiones diferenciales en su masa, llegando a fracturarlas y desintegrarlas.

Por su parte, el agua concentrada en las grietas y hendiduras de las rocas causa el agrietamiento de las mismas, actuando con efecto de cuña al aumentar su volumen por congelamiento.

Al respecto es interesante anotar que, probablemente, hay más agua bajo tierra que en todos los lagos y ríos. El agua subterránea es agente de procesos químicos y origen de diversas conformaciones geológicas. Desgasta las rocas formando cavernas y caprichosas estalactitas y estalagmitas, constituidas por carbonato de calcio precipitado gota a gota.

Asimismo, a simple vista podemos observar el efecto del intemperismo en las particulares coloraciones que adquieren las rocas debido a la descomposición química de los materiales, producida por el ácido carbónico y el oxígeno atmosférico que trasforman los elementos metálicos en sus respectivos carbonatos y óxidos.

Ahora bien, ya informados, aunque a grandes rasgos, de cómo actúan la erosión y el intemperismo remodelando el relieve terrestre podríamos plantearnos la siguiente pregunta: ¿si incesantemente aquellos poderosos agentes están desintegrando la superficie terrestre trasladando hacia el mar gran parte de ella, no sería razonable pensar que, finalmente, los continentes habrían de convertirse en superficies planas, de altura reducida y cubiertas por la aguas? Ciertamente, ello podría ocurrir; aunque en millones de años. Lo que sucede es que, felizmente, existe otra fuerza en pugna con aquello.

Esta fuerza, que confiere equilibrio, es el diastrofismo, denominación que se refiere al proceso por el cual la capa exterior de la corteza terrestre, por efecto de la gradual contracción que sufre producida por cambios de temperatura, constantemente es levantada, plegada, inclinada; compensando así la desintegración, producto de la erosión y el intemperismo.

De manera sucinta hemos descrito los mecanismos por los cuales el relieve de la tierra es modificado. Como ya ha sido señalado, los cambios son imperceptibles y se manifiestan a través de lapsos muy grandes, pero el hecho real es que permanentemente están ocurriendo, dando como resultado las diversas conformaciones geológicas y los múltiples tipos de suelos que superpuestos en capas constituyen la superficie terrestre.

3.2. ESTUDIOS DE LOS SUELOS

El término suelo abarca genéricamente los diversos tipos de materiales, tales como la grava, la arena, los limos, las arcillas, y las innumerables mezclas de ellos: arcilla limosa, arena limosa, grava arenosa, limo arenoso, etc. Roca es la parte sólida de la corteza terrestre.

Generalmente los suelos se presentan en capas superpuestas (Fig. 3.3.) constituyendo el suelo, son producto, de acuerdo a lo ya expuesto, de la erosión y el intemperismo. Cada capa de suelo posee ciertas propiedades específicas que la caracterizan para cimentaciones de estructuras.

Fig. 3.3. Perfil constituido por diversos tipos de suelos superpuestos en capas. A través de los cimientos son transferidos al suelo el peso de las estructuras, las fuerzas que actúan sobre ellas y las sobrecargas correspondientes. Las estructuras serán estables si las capas de suelo que las sustentan son suficientemente resistentes.

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TEMA: SUELOS




De lo expuesto fluye la necesidad, especialmente en obras de importancia, de explorar el subsuelo para informarnos cómo está constituido y conocer, mediante análisis y ensayos especializados, las características y resistencia de las diversas capas de suelo. La exploración se llevara a cabo excavando pozos (calicatas), convenientemente ubicados en las áreas destinadas a las edificaciones.

Durante la excavación de los pozos exploratorios son expuestas, en espesores variables, las diversas capas de suelos, de las que se toman muestras representativas para someterlas posteriormente, a análisis y ensayos en laboratorios de mecánica de suelos.

Con los registros tomados en el campo, pruebas "in situ" y ensayos en laboratorios se procede a elaborar perfiles estratigráficos, en los que se puede apreciar la naturaleza, profundidad y espesor de las diversas capas descubiertas en la excavación de las calicatas (Fig. 3.4).

Fig. 3.4. Ejemplos de perfil estratigráficos del subsuelo.

Naturalmente, de detectarse - durante las excavaciones - agua subterránea, deberá determinarse el nivel que alcanza.

Los estudios de los suelos son vertidos en informes que además de los perfiles estratigráficos correspondientes, incluyen resultados de los análisis y ensayos, conclusiones concernientes a la profundidad mínima de la cimentación, presiones admisibles y otras recomendaciones que se juzgue necesarias, por ejemplo, sobre eventuales perturbaciones que pudieran originarse por alteración del grado de humedecimiento del suelo.

Estos informes son utilizados por los ingenieros estructurales para diseñar los cimientos y las estructuras.

3.3. CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS

De acuerdo al Reglamento Nacional de Construcciones de diversos tipos de suelos son identificados según el Sistema Unificado de Clasificación (SUCS). Este sistema agrupa los suelos en dos clases: suelos de partículas gruesas y suelos de partículas finas.

Se considera suelos de partículas gruesas cuando más de la mitad de la masa del suelo, al ser sometida a tamizado, es retenida en la malla N° 200.

A este tipo de suelo corresponden la grava y la arena.

Cuando más de la mitad de la masa del suelo pasa la malla N° 200 se le considera suelo de partículas finas: limos y arcillas.

A su vez, a los suelos de partículas gruesas se les subclasifica en:

Gravas: Más de la mitad de la fracción gruesa es retenida en la malla N° 4.

Arenas: Más de la mitad de la fracción gruesa pasa la malla N° 4.

Aproximadamente puede considerarse que la abertura del tamiz N° 4 equivale a medio centímetro.

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TEMA: SUELOS




En los estudios del suelo, cada tipo de suelo es identificado mediante simbología convencional; así, por ejemplo, la grava es identificada con la letra G (proveniente del idioma inglés, gravel); la arena con la letra S (sand); la arcilla, C (clay); el limo, M; Pt identifica la turba y otros suelos con alto contenido de materia orgánica.

La abertura del tamiz N° 200 corresponde aproximadamente al tamaño de la menor partícula apreciable a simple vista y equivale a 0.074 mm (74 micras).

Generalmente - según hemos visto - las capas del subsuelo están constituidas por diversos tipos de materiales. En estos casos, se les designa de manera compuesta; por ejemplo, GM significa grava limosa. Otros símbolos también son empleados para precisar importantes propiedades de los suelos, que trascienden en su capacidad portante y comportamiento en cimentaciones.

3.4. LOS SUELOS Y LAS CIMENTACIONES

3.4.1. Generalidades. En obras de importancia y características especiales, y sobre todo, cuando es

proyectada su construcción en terrenos cuyo subsuelo no es conocido, es obligatorio el estudio del suelo para cada caso en particular. No es prudente deducir la resistencia y comportamiento de un suelo a partir de las características de otro, aun cuando estén próximos entre sí.

A continuación se ofrece con propósito ilustrativo ciertas pautas indicativas del probable comportamiento de algunos tipos de suelos. Desde luego, no eximen de la obligatoriedad de contar, especialmente en los casos precedentemente indicados, con los correspondientes estudios de suelos.

3.4.2. Grava. Con excepción de las gravas pizarrosas, la grava es material apropiado para

cimentaciones siempre y cuando subyacentes no existan estratos frágiles o blandos, ni esté expuesta a socavación la cimentación.

La grava tiene reducida o casi nula capilaridad; por tanto, no es probable que la presencia de agua subterránea, o su humedecimiento, sean causas de disminución de su resistencia ni origen de asentamientos.

3.4.3. Arena. No es prudente generalizar respecto al probable comportamiento y resistencia de las

capas de arena, pues debido a causas ya expuestas, relacionadas con su formación, los suelos de esta naturaleza se encuentran en diverso estado de compacidad, además de tener variada granulometría. Si las arenas, medias y gruesas, son compactas y su granulometría es favorable tienen apropiada resistencia para sustentar estructuras. No ocurre lo mismo con las arenas muy finas, sobre todo si son sueltas, como es el caso de arenas cuyo origen es producto del transporte del viento (arenas eólicas). Las capas de arena suelta son muy susceptibles a densificarse por efecto de la vibración causada por movimientos sísmicos, pudiendo esperarse, eventualmente, asentamiento de la cimentación e indeseables efectos de carácter estructural.

Cuando se trate de este tipo de suelo, es preciso profundizar las excavaciones para cimentos y definitivamente limitar las presiones de contacto cimento - suelo. La razón de esta exigencia podemos percibirla cuando caminamos por la playa, la arena fluye a cada lado hundiéndose los pies; sin embargo, a cierta profundidad los pies no bajan ya más: la capacidad de carga ha aumentado. Lo mismo pasa con cimentaciones construidas a mayor profundidad.

La presencia de agua en suelos arenosos, especialmente cuando se trate de arenas finas sueltas, puede ser causa de marcada disminución de su resistencia en caso de ocurrencia de sismos y, eventualmente, origen del fenómeno de liquefacción, tal como ocurriera en algunas zonas de la ciudad de Chimbote en el terremoto de 1,970.

3.4.4. Limo. Es un suelo de partículas muy pequeñas, relativamente no es plástico y tiene capilaridad

elevada. Cuando se encuentra en estado suelto su resistencia es pequeña; su presencia debe ser motivo de reserva por parte del diseñador y el constructor.

3.4.5. Arcilla. Es dura cuando está seca, pero su consolidación se produce lentamente. Cuando es humedecida se torna plástica y deformable, modificando su consistencia según el grado de humedecimiento que alcance; por lo tanto, en suelos arcillosos la alteración del contenido de agua en su masa juega importante rol en su comportamiento y resistencia.

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TEMA: SUELOS




El humedecimiento, que en algunos casos llega hasta la saturación, se produce de diversas maneras. Causas potenciales de humedecimiento son las lluvias y el aumento del caudal de los ríos y arroyos.

También los suelos pueden humedecerse por efecto de la capilaridad, es decir, por succión del agua que pudiera encontrarse en capas inferiores. La succión es pequeña o casi nula en suelos granulares (arenas y gravas), pero suele ser grande en suelos arcillosos, ascendiendo el agua hasta alcanzar los cimientos de los edificios.

3.4.6. Suelos que contienen materia orgánica. Los suelos que contienen materia orgánica, la turba y el fango, definitivamente no son apropiados para cimentaciones.

Estas capas deben ser eliminadas durante la excavación, la misma que debe profundizarse hasta encontrar capas suficientemente resistentes. Los suelos de color marrón oscuro, gris oscuro o negro, o tengan olor característico, estructura esponjosa o fibrosa, corresponden a este inconveniente tipo de suelo. Desde luego, un suelo producto de rellenos tampoco es apropiado para cimentaciones.

3.4.7. Homogeneidad del subsuelo. Otra característica que también debe tenerse en cuenta en

cimentaciones es la uniformidad del subsuelo. Cuando las capas subyacentes a la cimentación son suficientemente resistentes la condición es favorable: sin embargo, cuando una capa de comprobada resistencia para la cimentación prevista reposa sobre otra de menor resistencia la situación cambia sustancialmente.

A modo ilustrativo, veamos el caso de una zapata cimentada sobre una capa de arena y que debajo de esta se encuentre una de arcilla blanda (Fig. 3.5). La presión supuesta como admisible para la arena es transferida a la capa de arcilla blanda, la misma que fluye hacia los lados, lo probable es que se produzca el asentamiento de la zapata.

Fig. 3.5. A través de la masa de arena la presión ejercida por la zapata es transferida a la capa de arcilla empujándola a los lados produciendo, eventualmente, el humedecimiento de la zapata.

Por ello insistimos en que el aspecto de las capas superficiales no es suficiente para deducir con certeza el comportamiento de un determinado suelo. Es indispensable la exploración de las capas inferiores hasta la profundidad procede en cada caso.

3.4.8. Capacidad portante de los suelos. La capacidad portante o carga admisible de un determinado tipo de suelo es la presión máxima que puede aplicársele sin que se produzca la rotura de la masa situada debajo de cimientos.

Presión o intensidad de carga es la fuerza ejercida sobre la unidad de superficie de contacto entre cimiento y suelo. La unidad que expresa la presión es el kg/cm

2 (kilogramo por centímetro

cuadrado). Por ejemplo, si la carga que transmite al suelo una zapata es 60 toneladas y el área de la zapata es de 3 m

2, entonces la presión transmitida a la superficie de contacto entre zapata

y suelo es:

Pues bien, la capa de suelo deberá ser capaz de soportar la presión aplicada (en este caso, 2 kg/cm

2). Como podemos observar, la acción sobre el terreno no depende exclusivamente de

la carga absoluta aplicada, sino también del área de contacto entre el cimiento y el suelo.

2

2/2

000,30

000,60cmkg

cm

kg

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TEMA: SUELOS




Las presiones admisibles varían sustancialmente según el suelo de que se trate. Es frecuente especificar 4 kg/cm

2 para conglomerados compactos y bien graduados.

A las mezclas de canto rodado y arena ("hormigón") suele asignárseles valores de 3 a 4 kg/cm2

como presiones admisibles.

La capacidad portante de las arenas gruesas y mezclas de arena y grava compactas es aproximadamente 2 kg/cm

2, mientras que para arenas finas la presión admisible es limitada a 1

kg/cm2.

Las presiones admisibles de los suelos predominantemente arcillosos dependen de su grado de dureza. Sus valores fluctúan entre 1.5 kg/cm

2 en caso de arcillas inorgánicas duras y sin riesgo

de humedecimiento, hasta valores muy bajos, 0.5 kg/cm2, si se trata de arcillas inorgánicas

blandas.

Una arcilla es dura cuando se parte con dificultad en terrones que no se pueden pulverizar o amasar fácilmente con los dedos. Una arcilla es firme o de consistencia media cuando se puede amasar, aunque con bastante esfuerzo.

Las arcillas blandas se pueden amasar con relativa facilidad, pero no tienen consistencia pastosa.

Arcillas de consistencia pastosa deben desecharse para cimentaciones. Otra manera práctica e indicativa de la consistencia o dureza de los suelos es el grado de dificultad que presentan al ser excavados. La lampa penetra con facilidad en suelos blandos, mientras que la excavación de suelos de dureza media requiere de pico. En suelos duros el pico rebota; puede penetrar, pero con esfuerzo.

Los valores de las presiones admisibles aquí expuestos son simplemente referenciales e ilustrativos. Pueden variar sustancialmente en cada caso en particular; desde luego, no se ofrecen para fines de diseño.

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TEMA: SUELOS

REFER: CONSTRUCCIÓN DE ESTRUCTURAS – MANUAL DE OBRA – H. GALLEGOS - CAPECO



SUELOS

1. GENERALIDADES

a) Toda estructura está en contacto con el suelo. Como consecuencia, es indispensable que la interacción entre la estructura y el suelo, definida por los límites impuestos a las presiones de contacto y a los asentamientos, sea claramente entendida.

b) La utilización de valores empíricos de la capacidad portante del suelo, podrá considerarse adecuada y segura solamente cuando estos valores hayan sido establecidos mediante la práctica local y experimentada satisfactoriamente en estructuras similares en esa misma localidad.

c) De otra manera será necesario adoptar, para el caso de estructuras livianas o simples, soluciones muy conservadoras o alternativamente, efectuar estudios elementales de suelos.

d) Para el caso de estructuras importantes siempre será necesario establecer la capacidad portante en base a estudios de suelos, que contemplen una evaluación de la geología del lugar, precisen que contemplen una evaluación de la geología del lugar, precisen niveles de cimentación y presiones admisibles de carga, establecidas tanto en función de la seguridad como de las deformaciones permisibles para el sistema estructural de que se trata.

2. EFECTOS DEL AGUA

a) El agua en el subsuelo es siempre causa de problemas y dificultades.

b) Algunos de los problemas causados por el agua son los siguientes:

Dificultades constructivas, tanto en la excavación como en la colocación del concreto.

Asentamientos debidos a saturación de suelos compresibles.

Reducción en la capacidad portante del suelo al reducirse su resistencia al corte.

Remoción del suelo debajo de las cimentaciones debido a acciones de bombeo.

En climas muy fríos, fallas debidas a heladas.

Problemas de licuefacción, en arenas sucitas, con los asentamientos consecuentes.

Hinchazón o expansión en ciertos tipos de arcillas.

Efectos de subpresión.

3. EFECTOS DE LA VIBRACIÓN

a) Las vibraciones de cualquier origen tienden a compactar los suelos causando, como consecuencia, asentamientos.

b) En el caso de suelos arenosos o granulares sueltos puede presentarse densificación del suelo a causa de los movimientos sísmicos. La densificación originará asentamientos, intensificándose éstos cuanto mayor sea la presión de contracción. Es recomendable que en este tipo de suelos sueltos se adopten cimentaciones profundas con presiones de contacto bajas o tratamientos de compactación previos.

c) Para el caso de suelos arenosos, finos o granulares con presencia de agua debe de considerarse la posibilidad de licuefacción del suelo al presentarse vibraciones causadas por un movimiento sísmico. La licuefacción implica una reducción sustancial de la capacidad portante del suelo. En estos casos debe contemplarse presiones de contacto muy reducido o alternativamente, pilotaje.

d) En las arenas contempladas en los casos precedentes, debe tenerse especial cuidado con el apoyo de los falsos pisos y otras losas superficiales (tales como veredas y pistas) efectuándose, por lo menos, una enérgica compactación superficial por vibración.

e) Las cimentaciones deben aislarse de maquinarias que transmitan vibración.

4. ARENAS

a) Las arenas pueden presentarse en rangos de densidad muy variables.

b) La densificación de las arenas, cuando se aplica la debida energía de compactación, se realiza con mucha rapidez; sin embargo, en los casos de arenas propensas a licuefacción o muy sueltas, la densificación ocurrirá bajo la presencia de carga al ocurrir un movimiento sísmico interno.

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TEMA: SUELOS




5. LIMOS

a) Los suelos limosos no son necesariamente suelos pobres para cimentaciones si están compactos, sin embargo, puede ocurrir que se presenten como suelos en estado suelto.

Consecuentemente, es imprescindible que el constructor adquiera destreza en la identificación de los limos.

b) En muchos casos los limos son suelos inestables que por ingreso del agua sufren cambios súbitos de volumen.

6. ARCILLA

a) Las arcillas no se consolidan con rapidez normalmente el proceso de asentamiento toma un tiempo muy largo.

b) Consecuentemente es imperativo, en cimentaciones sobre arcilla, salvo que exista experiencia en la zona, que se efectúen estudios relacionados con la probabilidad de asentamientos diferenciales por consolidación.

c) Muchas arcillas se expanden ante la presencia de agua; si no hay experiencia en la zona, es necesario constatar esta posibilidad y tomar las medidas pertinentes, aún en rocas arcillosas.

7. TURBA Y MUSEO

a) No se debe cimentar en suelos constituidos por turba o musgo.

b) En ciertos casos, es necesario remover los bolsones de tuba y reemplazarlos por un relleno compactado o por concreto pobre, lo que permitirá la construcción de la cimentación.

8. RELLENOS

a) No se debe cimentar sobre rellenos de características desconocidas o ejecutados sin control.

b) La cimentación sobre rellenos efectuados con materiales adecuados, compactados a una densidad óptima, construidos bajo control permanente y con un adecuado estudio de drenaje, es perfectamente posible. Sin embargo, este proceso requiere de especialistas en mecánica de suelos.

SECCION VERTICAL A. Suelo o estrato superficial. La parte designada Ao es humus o deshecho orgánico.

Las demás zonas de transición pueden tener 60 cms. o más de espesor. B. La configuración mas marcada bajo el suelo superficial. Varía entre 15 a 2.50 mts. de

profundidad. Puede dividirse en zonas de transición B1, B2 etc. como se muestra. Corresponden a estratos formados por suelos alterados o transportados.

C. El material original del suelo que ha sufrido escasa o ninguna intemperización. D. El estrato de base, tal como roca, conglomerado, arena o arcilla.

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TEMA: SUELOS




GRAVA: Piedras redondeadas o cantos rodados gastados por el agua o pedazos compactos de

roca. Sin cohesión ni plasticidad. Granular y cascajosa. Crujiente bajo el piso.

ARENA: Granos sueltos, comprendidos entre 0.05 y 2mm de tamaño se ve y siente claramente

los granos individuales. Sin plasticidad ni cohesión. Cuando está seca no es posible moldearla con las manos cuando se moldea húmeda se desmorona al tocarla. Los granos gruesos son redondos, los finos son visibles y angulares.

LIMO: Granos escasamente visibles, comprendidos entre 0.005 y 0.05mm de tamaño. Sin o con

muy escasa plasticidad. Puede tener cohesión. Un molde con las manos en seco es fácilmente aplastado. El movimiento del agua a través de los vacíos ocurre fácilmente y es visible. Cuando es mezclado los granos con agua se asientan en un lapso de 30 minutos a 1 hora. Se siente arenoso con los dientes. No forma cintas al moldearlo. Debe de ponerse cuidado en distinguir arena fina de limo y limo de arcilla.

ARCILLA: Partículas invisibles con menos de 0.005 mm. de tamaño cohesivo. De alta plasticidad

cuando es mojada. Cuando es apretada entre los dedos forma una cinta larga, delgada y flexible. Puede ser rolada prácticamente en un hilo. Cuando es mordida no se siente arenosa.

Forma masas o terrones duros cuando está seca, difícil o imposible de romperlos con las manos. Impermeable, sin movimientos de agua aparente a través de los vacíos. Permanece suspendida en agua de 3 horas a tiempo indefinido.

TURBA: Material orgánico descompuesto con considerable suelo mineral usualmente de color

negro con presencia de fibras. Tiene mal olor. Se encuentra como depósito en pantanos y ciénegas. Fácilmente identificable. Puede contener algo de arena o limo.

MUSGO: Material parcial de descomposición de plantas. Mayormente orgánico. Muy fibroso. Con rastros visibles de vegetales.

La grava es muy estable. Adecuada para rellenos.

1. La arena gruesa es estable.

2. Las mezclas de grava y arena bien graduadas (con variedad de tamaños) son sumamente estables.

3. La arena fina comienza a parecerse al limo: se vuelve inestable con humedad creciente.

4. El limo es inherentemente inestable, particularmente con humedad.

5. La arcilla es crecientemente cohesiva al reducirse la humedad su estabilidad depende de la forma de sus partículas y de su composición química. Deben estudiarse detalladamente.

VALORES REFERENCIALES

TIPO DE SUELO T

kg/cm2

Roca, dura y sana (granito, basalto)

Roca, medio dura y sana (pizarras y esquistos)

Roca, blanda o fisurada

Conglomerado compacto bien graduado

Gravas. Mezcla de arena y grava

Arena gruesa. Mezcla de grava y arena

Arena fina a media. Arena media a gruesa, mezclada con limo o arcilla.

Arena fina. Arena media a fina mezclada con limo o arcilla.

Arcilla inorgánica, firme.

Arcilla inorgánica, blanda.

Limo inorgánico, con o sin arena.

40

20

7

4

2*

2*

1.5*

1.0*

1.5

0.5

0.25

* Reducir en 50% en el caso de estar bajo el nivel freático.

ATENCIÓN

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TEMA: SUELOS




No se proveen estos valores con fines de diseño ya que pueden variar sustancialmente para condiciones locales.

Su propósito es permitir al constructor, conjuntamente con la identificación del suelo, precisar situaciones en que pueda requerirse un estudio de suelos. VALORES REFERENCIALES

TIPO DE SUELO V/H tg ka

Arena limpia

Arena arcillosa o limosa

Arcilla seca

Arcilla húmeda

Grava limpia

1: 1.5

1: 1.33

1: 1.75

1: 3

1: 33

0.67

0.75

0.57

0.33

0.75

0.258

0.250

0.338

0.523

0.250

Grava y arcilla

Grava, arcilla y arena

Roca blanda y descompuesta

Roca dura descompuesta

1: 33

1: 1.5

1: 1

1: 1

0.75

0.67

1.00

1.00

0.250

0.285

0.171

0.171

PRESIONES ACTIVAS (aproximado)

El límite de la altura de la calzadura (H) sin puntales depende del tipo del terreno y la edificación a calzar; el esquema a continuación es indicativo y debe adaptarse a cada situación específica.

1. Cuando no hay agua en el subsuelo los valores máximos de (H), para el sistema de calzadura esquematizados son:

Conglomerado 8 m.

Arcilla 3 m.

Arena 2 m.

Para valores mayores de (H) deberá efectuarse el diseño específico de la calzadura.

ATENCIÓN

Pa = P1 + P2 Pa = [9s H + ½ H2] Ka en Kg.

= Densidad del suelo, usar conservadoramente 2000 kg/m

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Ka = Coeficiente de presión activa

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TEMA: SUELOS




2. Cuando hay agua en el subsuelo el método de la calzadura debe acompañarse con tablestacados o sistemas de apuntalamiento provisionales, externos.

3. El concreto de la calzadura debe tener poco cemento (aprox. 4 a 5 sacos / m3) y la menor

cantidad de agua posible compatible con una trabajabilidad adecuada.

4. El concreto de la calzadura se acortará aproximadamente 1/3 mm. por metro de altura en un plazo del orden de 7 días, causando asentamientos el la construcción existentemente. Consecuentemente para (H) mayor de 2 metros, es indispensable construir la calzadura por franjas horizontales acuñando con mezcla muy seca cada nivel de llenado.

CALZADURA POR FRANJAS HORIZONTALES

1. Ver el ángulo de reposo () del terreno, en valores Referenciales.

2. Calcular H = B tg .

3. Comparar H con A.

I H ≥ A NO ES NECESARIO SUB-ZAPATA

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TEMA: SUELOS




SI H ≤ a HACER SUB-ZAPATA

CAMBIO DE NIVEL CIMENTACIÓN

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TEMA: SUELOS

REFER: TABLAS TÉCNICAS – AGENDA DEL CONSTRUCTOR



SUELOS

3.1. Clasificación de los suelos por el tamaño de sus partículas

Nombre Tamaño en mm.

Gravas

Arena gruesa

Arena media

Arena fina

Limo grueso

Limo medio

Limo fino

Arcilla

100 -

2 -

0.6 -

0.2 -

0.06 -

0.02 -

0.006 -

menor que

2

0.6

0.2

0.06

0.02

0.006

0.002

0.002

3.2. Sistema unificado de clasificación de suelos

Suelos de grano grueso

(más de 50% del material no pasa por el tamiz # 200)

Arenas (más del 50% de la fracción gruesa es menor que el tamiz # 4)

Gravas (más del 50% de la fracción gruesa es mayor que el tamiz # 4)

Arena con finos (cantidad apreciable de finos)

Arenas limpias (pocos o ningún fino)

Gravas con finos (cantidad apreciable de finos)

Gravas limpias (poco o ningún fino)

SC SM SP SW GC GM GP GW

Arenas

Arcillosas

Arenas

limosas

Arenas

mal

gradadas

Arenas -

Gravosas

poco

fino

Arenas bien

gradadas

Arenas

gravosas

poco

fino

Gravas

arcillosas

Mezclas

gravo -

arenas

arcillosas

Gravas

limosas

Mezclas

grava

arenas

limo

Gravas

mal

gradadas

Gravas

arenosas

poco fino

Gravas

bien

gradadas

Mezclas

gravosas

poco fino

Ip 7 I p 4 Cu 6

1 Cc 3

Ip

1 Cc 3

Cc 4

Use doble símbolo

4 = Ip = 7 (SC - SM)

Use doble símbolo

4 = Ip = (GC - GM)

G = Grava

S = Arena

W = Bien gradada

P = Pobremente gradada

Cc = Coeficiente de curvatura

Cu = Coeficiente de uniformidad

3.3. Sistema unificado de clasificación de suelos

Suelos de grano fino

(más del 50% del material pasa por el tamiz # 200)

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TEMA: SUELOS




Suelos Altamente Orgánicos

Limos y arcillas (límite

líquido 50)

Limos y arcillas

(límite líquido 50)

OH CH MH OL CL ML

Tablas y otros suelos altamente orgánicos

Arcillas orgánicas de medida alta plasticidad Limos orgánicos

Arcillas Inorgán. de alta plasticidad Arcillas grasas

Limos Inorgán. Suelos limosos o arenosos finos micáceos suelos elásticos

Linos orgánicos Arcillas orgánicas de baja plasticidad

Arcilla Inorgán. de baja a media plasticidad Arcillas gravosas Arcillas arenosas Arcillas limosas Arcillas margas

Limos Inorgán. y arena muy fina Polvo de roca Arenas finas limosas o arcillosas Limos arcillosos

1) 2)

Determinar el porcentaje de arenas y gravas de la curva granulométrica. Dependiendo del porcentaje de fino (fracción menor que el tamiz # 200) los suelos gruesos se clasifican como sigue: Menos de 5% - GW, GP, SW, SP Más del 12% GM, GC, SM, SC de 5% a 12%- Casos de fronteras que requieren doble símbolo.

M = Limo C = Arcilla O = Suelos orgánicos L = Si el límite líquido es menor que 50% H = Si el límite líquido es mayor que 50%

3.4. Coeficientes de expansión de suelos excavados

Naturaleza del terreno

Coeficiente de expansión inicial

Coeficiente de expansión residual

Tierra Vegetal Arena Arcilla Margas Tierra Gredosa Tierra margosa Arcilla compactas Tierra dura Roca partida Tierra margosa muy compacta y dura Después de compactado y regado

1.10 1.15 a 1.20 1.20 a 1.25 1.25 a 1.30

1.20

1.50 1.55

1.60 a 1.65

1.70

0.01 a 0.05 0.01 a 0.03 0.03 a 0.05 0.05 a 0.08

0.10

0.30 0.30 0.40

0.40

3.5. Valores referenciales de cohesión en Kg/cm2

(DIN 1054)

Arcilla rígida Arcilla semirigida Arcilla blanda Arcilla arenosa Limo rígido o duro

0.25 0.10 0.01 0.05 0.02

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TEMA: SUELOS




3.6. Angulos de fricción interna y peso específico de suelos

Tipo de suelo Consistencia Angulo de fricción

interna en grados

Peso específico en kg/cm2

Arena gruesa o arena con grava Arena media Arena limosa fina o limo arenoso Limo uniforme Arcilla - limo Arcilla limosa Arcilla

Compacta suelta

Compacta suelta

Compacta suelta

Compacta suelta

Suave a mediana Suave a mediana Suave a mediana

40 35 40 30 30 25 30 25 20 15

0.10

2250 1450 2080 1450 2080 1365 2160 1365

1440 - 1920 1440 - 1920 1440 - 1920

3.7. Características de permeabilidad en suelos

Tipo de suelos Coeficiente de permeabilidad aproximados K, cm/seg

Características de drenaje

Grava limpia Arena gruesa limpia Arena media limpia Arena fina limpia Grava y arena limosa Arena limosa Arcilla arenosa Arcilla limosa Arcilla Arcilla coloidal

5 - 10 0.4 - 3

0.05 - 0.15 0.004 - 0.02 10

5 – 0.01

105 - 10

4

106 - 10

5

106

107

109

Bueno Bueno Bueno Bueno

Pobre a bueno Pobre Pobre Pobre Pobre Pobre

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TEMA: SUELOS




3.8. Factores de seguridad en suelos

Parámetro del suelo F.S.

c (cohesión)

(ángulo de fricción interna) Cimentaciones Construcción temporales

a) Datos del suelo y cargas razonablemente exactos y definitivos

b) La carga accidental es descartada c) Máxima combinación de cargas con viento o con

sismo d) Cimentación con condiciones dudosas

Muros de contención Seguridad contra el volteo Seguridad contra el deslizamiento Seguridad contra el aplastamiento Terrenos granulares Terrenos cohesivos

2.0 a 2.5 1.2 a 1.3

1.5

2.5 2.0

1.5 4.0

2.0 1.5

2 3

3.9. Valores referenciales del módulo de Poisson

Arcilla saturada Arcilla sin saturar Arcilla arenosa Limo Arena densa Arena gruesa Arena fina Roca Hielo Concreto

0.4 - 0.50 0.1 - 0.30 0.2 - 0.40 0.3 - 0.35 0.2 - 0.40 0.15 0.25 0.1 - 0.40 0.36 0.15

3.10. Valores de cargas permisibles sobre suelos en Kg/cm2

Cama de roca sólida cristalina masiva en buenas condiciones

Roca foliada (esquitos, pizarras) en buenas condiciones

Roca sedimentaria en buenas condiciones

Gravas o arenas excepcionalmente compactas

Gravas compactas o mezcla de grava y arena

grava suelta; arena gruesa compacta

Arena gruesa suelta o mezclas de arena; grava, arena fina

compacta o arena gruesa confinada y húmeda

Arena fina suelta o húmeda, arena fina confinada

Arcilla rígida

Arcilla media rígida

Arcilla suave

100

40

15

10

6

4

3

2

4

2

1

18

TEMA: SUELOS




3.11. Asentamiento admisible (en pulgadas)

Tipo de movimiento Factor limitativo Asentamiento máximo

Asentamiento total Inclinación o giro Asentamiento diferencial

Drenaje Acceso posibilidad de asentamiento no uniforme Estructuras muros de mampostería Estructuras de reticulares Chimeneas, silos y placas Inclinación de chimeneas Rodadura de camiones Almacenamiento de mercaderías Funcionamiento de maquinarias Telares Turbogeneradores Carriles de grúas Drenaje de techos Muros de ladrillos continuos y elevados, fábricas de una planta, fisuración de muros de ladrillo Fisuras en tarrajeo (yeso) Pórticos de concreto armado Pantallas de concreto armado Pórticos metálicos continuos Pórticos metálicos simples

6 a 12 12 a 24

1 a 2 2 a 4

3 a 12 0.004 L

0.01 L 0.01 L

0.003 L

0.0002 L 0.003 L

0.01 a 0.02 L

0.001 a 0.002 L 0.001 L

0.0025 a 0.004 L 0.003 L 0.002 L 0.005 L

L = Distancia entre columnas adyacentes con asentamientos diferentes o entre dos puntos cualquiera. Los valores más elevados son para asentamientos homogéneos y estructuras más tolerantes. Los valores interiores corresponden a asentamientos irregulares y estructuras delicadas.

3.12. Ángulos de fricción entre varios materiales y suelos o rocas.

Masas de concreto o albañilería con: °C Roca sólida limpia

Grava, Grava-arena o arena gruesa Arena fina limpia o arena arcillosa Limo arenoso Arcilla consolidada muy rígida Arcilla medio rígida

35 29 a 31 24 a 19 17 a 19 22 a 26 17 a 19

Pilotes de acero con: Grava limpia, mezcla de grava-arena

Arena limpia, arena-grava Arena-limosa, arena limosa o arcillosa Arena-limosa fina, limo no plástico

22 17 14 11

Concreto premoldeado-tablestaca con: Grava limpia, mezcla de grava arena

Arena limpia, arena grava Arena limosa, arena limosa y arcillosa Arena-limosa fina, limo no plástico

22 a 26 17 a 22

17 14

Otros materiales: Albañilería sobre madera (perpendicular al grano)

Acero a acero en tablaestacado Madera sobre suelo

26 17

14 a 16

19

TEMA: SUELOS




3.13. Relación entre ensayos de laboratorio y compactación en campo.

Método

En laboratorio

En campo

Impacto Acción de amasamiento Vibración Compresión (Dinámica o estática)

Práctica-Patrón (Proctor, etc.) Ensayo miniatura Harvard Mesa Vibratoria Maquinaria de compresión (CBR)

Nada comparable (Compactación manual) Rodillo de pata de cabra Rueda balanceante Rodillos vibradores y compactadores Rodillo de rueda lisa

3.14. Utilización de suelos en carreteras

CBR

Clasificación

Usos

Sistema Unificado

0 - 3

3 - 7

7 - 20

20 - 50

50

Muy pobre

Pobre a regular

Regular

Bueno

Excelente

Subrasante

Subrasante

Sub - base

Base, sub - base

Base

OH, CH, MH, OL

OH, CH, MH, OL

OL, CL, ML, SC, SM, SP

GM, GC, SW, SM, SP, GP

GW, GM

3.15. Relación aproximada entre la clasificación del suelo y los valores del

módulo de reacción de la subrasante K (kg/cm3) y el CBR

Sistema unificado

K

CBR

GW

GP

GM

GC y SW

SM

SP

SC

ML Y CL

OL Y MH

OH Y CH

16

8.3 - 1 6

7

7 - 12

5.5 - 12

5.5 - 8.3

5.5 - 7

4 - 6.5

5

4

60

25 - 60

20

20 - 40

10 - 40

10 - 25

10 - 20

5 - 15

8

5

20

TEMA: SUELOS




3.16. Coeficiente Ka de empuje activo de suelos

10

15

20

25

30

35

40

= 0

= 10

= 20

= 30

= 0

= 10

= 20

= 30

= = 0

= 10

= 20

= 30

=

= 0

= 10

= 20

= 30

= = 0

= 10

= 20

= 30

=

0.70 0.97 - - 0.97 0.76 1.05 - - 1.05 0.83 1.17 - - 1.17 0.94 1.37 - - 1.37

0.59 0.70 - - 0.93 0.65 0.78 - - 1.04 0.74 0.90 - - 1.20 0.86 1.06 - - 1.45

0.49 0.70 0.88 - 0.88 0.55 0.64 1.02 - 1.02 0.65 0.77 1.21 - 1.21 0.78 0.94 1.51 - 1.51

0.41 0.47 0.57 - 0.82 0.48 0.55 0.69 - 0.98 0.57 0.66 0.83 - 1.20 0.70 0.83 1.06 - 1.54

0.33 0.37 0.44 0.75 0.75 0.41 0.47 0.55 0.92 0.92 0.50 0.57 0.69 1.17 1.17 0.62 0.74 0.89 1.55 1.55

0.27 0.30 0.34 0.43 0.67 0.43 0.38 0.45 0.58 0.86 0.43 0.49 0.57 0.73 1.12 0.56 0.56 0.77 0.99 1.54

0.22 0.24 0.27 0.32 0.59 0.29 0.32 0.36 0.43 0.79 0.38 0.43 0.49 0.59 1.06 0.49 0.56 0.66 0.79 1.51

() ka = Cos2 ( - )

Cos3 ( 1 + (Sen Sen ( - ) / Cos ( - ))

05 )

2

= ángulo que forma el terraplén, encima del muro, con la horizontal

= ángulo de la pared posterior, del muro de contención con la vertical

= ángulo de fricción interna

Cuando = = 0 la expresión se reduce a: Para suelo granulares

ka = ( 1 - Sen ) / ( 1 + Sen )

Kp = ( 1 + Sen ) / ( 1 - Sen )

Empuje total = ka H2 /2

h altura a partir de la base = H/3 Para suelos cohesivos

Pa = H - 2c

Pp = H + 2c

E = ( H - 2c/ )2 / 2

h = ( h - 2c/)/3 En donde:

es el peso unitario del suelo H es la altura total del muro c es la cohesión del material

21

TEMA: SUELOS




Presión de tierras durante sismos:

E = (1 - Cv) (k h Donde:

Kea = Cos2 ( - 0) / (cos

2 ) [1 + (sen - 0) / Cos 0)

1/2]2

kea es coeficiente de empuje activo durante sismos

0 = arc tg [ Ch/(1 - Cv)] Ch es coeficiente sísmico horizontal (parte 3 cargas dinámicas) Cv es el coeficiente sísmico vertical (El reglamento da los siguientes valores: Cv = 0 - 30 para zona 1,0.20 para zona 2 y 0.00 par zona 3)

3.17. Predimensionamiento de muros de contención de concreto armado

22

TEMA: SUELOS

REFER: PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS EN ALBAÑILERÍA III – A. ODAR C. - SENCICO



MECÁNICA DE SUELOS

1.0. GENERALIDADES

La mayoría de Ingenieros y Maestros de Obra, tienen pocas dificultades para preparar y vaciar concreto, colocar, hacer, dirigir la carpintería y otros trabajos sobre el terreno; sin embargo, la primera etapa de la construcción incluye trabajos debajo del terreno natura, tales como las excavaciones, el apuntalamiento, estabilidad de taludes, rellenos y compactaciones; y la construcción de los cimientos. con frecuencia esta etapa presenta muchos problemas cuando no se ha realizado el estudio de suelos y por tanto es necesario conocer las características de los diferentes tipos de suelos:

1.1. EXAMEN DE LA SUPERFICIE

Al recorrer el terreno donde se va a construir y examinarlo es posible observar algunas características, entre las que se encuentran:

- Evidencia que se usó como tierras de cultivo.

- Excavaciones o cortes previos.

- Pruebas que ha habido corrimientos o deslizamientos de tierra;

- Agrietamientos de la superficie del suelo si está seco. Esto iniciará contracciones de los suelos. Por lo común, estos suelos son expansivos y pueden constituir un problema durante la construcción, además que pueden crear dificultades en las estructuras terminadas.

1.2. CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS

La tierra se origina de las rocas, las rocas se erosionan gradualmente, se descomponen y se ablandan en el lugar en el que se encuentran. Esas rocas descompuestas y modificadas se trasforman en tierra, que se conoce como suelo residual.

Cuando los materiales rocosos se deslavan, debido casi siempre a las lluvias y las corrientes de agua, descienden a las zonas mas bajas, donde se depositan en el fondo de los valles (aluvión).

En algunos casos, este tipo de suelo se erosiona con el viento. Los suelos arenosos forman dunas, los suelos limosos se desplazan a grandes distancias, arrastrados por el viento, formando capas de varios centenares de metros de espesor.

Cuando los arroyos de los ríos deslavan los suelos aluvionales y los llevan hasta el mar y éstos se depositan en el fondo, se conocen como depósitos marinos, los depósitos del fondo de los lagos se llaman depósitos lacustres. Por su parte, los depósitos marinos de arena, limo o arcilla pueden llegar a tener gran espesor. Al contrario de los que algunos creen, la arena no procede de los mares, sino que la llevan a él los ríos y arroyos.

Los suelos más comunes que se encuentran al efectuar trabajos normales de construcción, son una mezcla de muchas partículas minerales, que en general proceden de varios tipos de rocas, además de las partículas minerales, los suelos contienen agua, aire o quizá, gases o materiales orgánicos, tales como raíces o humus y, en algunos casos compuestos químicos.

a) Arena. Las arenas se clasifican de acuerdo con el tamaño de las partículas que los

forman; la gráfica muestra la clasificación según la sociedad Americana para ensayos y materiales (ASTM):

2.0 0.25 0.05 0.005 0.001

Gruesa Fina

LIMO ARCILLA COLOIDES ARENA

Tamaño en mm,

23

TEMA: SUELOS




Por la forma de las partículas, la arena se puede clasificar en angular, sub-angular y redondeada.

En general, la arena se considera como un material conveniente para la construcción y, por lo común, los suelos arenosos como adecuados para apoyar la cimentación. Las arenas al contacto con el agua pueden plantear problemas y casi siempre debido al agua; por ejemplo, los depósitos de arena cercanos al mar o al río, pueden deslavarse de debajo de las cimentaciones de los edificios.

Por otra parte, el agua que asciende por un depósito arenoso, puede crear inestabilidad en el suelo. En sitios "SECOS" la arena constituye un buen material de cimentación, tiene mas probabilidades de que haya asentamiento inadecuados y puede decirse que es un buen material de construcción.

En general, las excavaciones en arena son inestables, las excavaciones en seco se desploman, por lo común en pendientes de 1-½ horizontal al vertical; sin embargo, la arena mojada puede sostenerse en laderas mas pronunciadas, incluso verticales, durante periodos breves. No obstante, las excavaciones en arena con mayor pendiente que 1:1, tienden a desplomarse en unos cuantos días o en una semana, deslizándose hasta llegar a una pendiente menos pronunciada que será de mas o menos 1 ½ a 1. Este último se denomina ángulo de reposo.

b) Limo. Se compone de fragmentos de rocas finamente molidos y es inorgánico. Por lo

común una porción seca de limo se puede romper fácilmente con la mano, el material es seco y polvoriento.

Con frecuencia se encuentra limo mezclado con arena fina o mediana. Muchas veces la "arena sucia" es una mezcla de limo y arena. Por lo común el limo no es buen material de construcción, en lo que se refiere a las cimentaciones a menos que se comprima y endurezca como formación de rocas limosas o cuando se ha desecado por completo. Hay limo en muchos valles y fondos de ríos, casi siempre está suelto y húmedo y en general es fácil que se comprima bajo cargas ligeras de cimentación, provocando un asentamiento de los edificios.

Resulta difícil usar el limo como material de construcción en terraplenes compactados; no se mezcla bien con el agua. Así mismo tiende a desmenuzarse cuando se seca o ceder bajo los equipos de compactación cuando está ligeramente húmedo.

C) Arcilla. La arcilla se compone de partículas rocosas extremadamente finas que pueden ser redondas, planas, en forma de agujas o de otros tipos. Un trozo de arcilla seca es duro y difícil de romper con la mano. La arcilla mojada puede amasarse y moldearse.

Por lo común, los suelos arcillosos contienen gran cantidad de agua, que va del 10% al 50%, por peso.

El agua tiende a mantener unidas las partículas de materiales y por otra parte, posee tensión superficial, por lo que actúa como pegamento ligero cuando la capa de agua se hace muy delgada aumenta la tensión superficial y se hace mayor el efecto de adherencia. Los pedazos de arcilla casi seca se vuelve muy duro.

Los suelos arcillosos varían de muy blandos (y húmedos) a firmes (y relativamente secos). Por lo común, la arcilla firme es un buen material de cimentación, sin embargo la tendencia a absorber agua hace que la arcilla firme se dilate, lo cual puede hacer que se eleven las cimentaciones y que el suelo imponga mayores presiones a los muros de retención.

Las arcillas blandas (y húmedas) se desaguan lentamente y se comprimen cuando se colocan cimentaciones sobre ellas; es difícil usarlas como material de construcción, por que ceden y fluyen bajo los equipos de compactación, además de que se desecan con mucha lentitud.

La excavaciones en arcilla pueden ser estables, en paredes altas y muy pendientes, las arcillas firmes no se desploman. El exceso de altura o verticalidad provocan deslizamientos de la tierra. Una de las primeras causas de esos deslizamientos es la adición de agua a la arcilla y la reducción consiguiente de la tensión superficial en las pequeñas partículas de arcilla.

D) Mezclas de arena, limo y arcilla. Por lo común los suelos son una mezcla de dos o

mas materiales: arena y limo, limo y arcilla o una mezcla de los tres, por lo tanto, las

24

TEMA: SUELOS




características de esos suelos se modifican; por ejemplo, la arena con cierto porcentaje de limo y arcilla puede compactarse bien y proporcionar un suelo muy firme así mismo, la permeabilidad puede ser muy baja, lo cual hace que ese material sea apropiado para el recubrimiento de depósitos de agua.

E) Otros compuestos químicos. Los suelos pueden contener diversas cantidades de

otros compuestos químicos, algunos tienen elevados contenidos de sulfuro y cloruros, convirtiéndolos en "suelos calientes", que pueden causar la corrosión de líneas subterráneas de servios públicos o provocar el deterioro del concreto y el acero de refuerzo.

La calcita es un compuesto químico (sulfato de calcio) que se encuentra con frecuencia en los suelos, es ligeramente soluble en el agua; pueden causar dificultades en casos en que en una pesa o en un terraplén haya filtración continua de grandes volúmenes de agua.

F) Suelos expansivos. Algunos suelos se dilatan o contraen debido a los cambios en los contenidos de agua. Esto se debe a un tipo de arcilla que recibe el nombre de montmorillonita. Los suelos que contienen minerales de montmorillonita se dilatan o encogen según se añada o se extraiga agua. Una de las fuentes mas comunes de montmorillonita es un material llamado bentonita.

1.3. CARACTERISTICAS DE LOS SUELOS

En general las muestras de suelos se describen de acuerdo con algunas de las características siguientes:

- Tamaño aparente de las partículas

Firmes o blandas

Color

Compactos o sueltos

Húmedos o seco

Uniformes o variables

Estratificados

Raíces o materiales orgánicos

Compuestos químicos

La determinación de las características anteriores se hace en función de:

1. Tamaño de los granos. El tamaño de las partículas de tierra es portante para la identificación de suelos. Las muestras de suelo se hacen pasar por tamices o Cedazos de diversos tamaños para calcular los porcentajes de grava, arena, limo y arcilla que hay en ellas. Los tamices suelen denominarse por números que se refieren a escalas establecidas. Hay tamices de 4", 3", 2", 1 ½" y así hasta la número 200 (0.074 mm) de acuerdo a la clasificación dada anteriormente para distinguir entre el limo y la arcilla es necesario emplear la prueba del decímetro o hidrómetro.

Suelos seleccionados para rellenos compactados

Tamaño del tamiz % que pasa

2" N° 4 N° 40 N° 200

100

50 - 85 20 - 50 5 - 15

Suelos aceptables para rellenos compactados. Tamaño del tamiz % que pasa

3" 100 N° 200 20 - 30

25

TEMA: SUELOS




Materiales de base para carreteras


2" 1 ½" ¾" N° 4 N° 200

100 90 - 100 50 - 90 25 - 50 3 - 10

Arena para concreto


⅜" N° 4 N° 8 N° 16 N° 30 N° 50 N° 100

100 95 - 100 80 - 100 50 - 85 25 - 60 10 - 30 2 - 10

2. Contenido de humedad. El contenido de agua de un suelo es un porcentaje, en el que

se compara el peso del agua con el del suelo seco.

En general el contenido de agua o humedad de diversos suelos varía aproximadamente de 10 a 15% para la arena, de 15 a 30% para el limo, y de 30 a 50% para el arcilla. Algunos suelos tales como los lodos pueden tener contenido de agua de 100 a 200%

3. Límites de consistencia. En general los suelos pueden ser divididos en dos grandes

grupos: friccionantes o pulverulentos y cohesivos.

El grado de cohesión de los segundos varían mucho, según varíe la humedad de los mismos.

Un suelo puede estar en cualquiera de los estados de consistencia:

a) Estado líquido con las propiedades y apariencias de una suspensión.

b) En semilíquido, con las propiedades de un fluido vistoso.

c) Estado plástico, en el que el suelo se comporta plásticamente.

d) Estado semisólido, en el que el suelo tiene la apariencia de un sólido, pero aún disminuye su volumen al estar sujeto a secado.

e) Estado sólido, en el que el volumen del suelo no varía con el secado.

Los anteriores estados son fases generales por las que pasa el suelo al irse secando y no existen criterios estrictos para distinguir sus fronteras.

Atterberg, estableció los siguientes límites de consistencia:

Límite líquido. Es la frontera entre los estados semilíquidos y plásticos.

Límite plástico. Es la frontera entre los estados plásticos y semisólidos.

Límite de contracción. Es la frontera entre los estados semisólidos y sólidos,

definido por el contenido de agua con el que el suelo no disminuye su volumen al seguirse secando.

El límite liquido se determina haciendo ensayos con las copas de casa grande.

El límite plástico es el contenido de humedad de unos rollitos hechos con la mano sobre un vidrio, hasta que la muestra pierda su agua y no pueda moldearse porque el suelo se agrieta o desmorona.

10sec

osuelodelpeso

aguadelpesoaguadelContenido

26

TEMA: SUELOS




El límite de contracción es el encogimiento de un suelo al secarse, este fenómeno en un momento pesa aunque el suelo siga perdiendo agua. Al contenido de humedad en ese momento, se llama límite de contracción.

Comentarios. El límite líquido nos da una idea si el suelo es orgánico o inorgánico, considerando dos muestras, una seca y la otra en su estado natural; si en ambas muestras el límite líquido es igual, el suelo es inorgánico; en caso contrario el suelo es orgánico.

El límite de contracción nos da una idea de las arcillas expansivas, en efecto, para límites de contracción menor que 10 las arcillas con expansivas, y para límites de contracción mayor que 12, no.

Los límites de consistencia dan una base para clasificar al suelo y sus propiedades.

4. Resistencia. El conocimiento de la resistencia de un suelo es fundamental en todo problema de estabilidad. El diseño de una estructura, sea esta una fundación, un terraplén o un muro de contención, requiere de una evaluación de la resistencia de los suelos involucrados en ella.

Los métodos de prueba están en función del tipo de suelos a ensayar y del grado de apreciación que se quiera de las características esfuerzo deformación y resistencia:

- Compresión simple

- Corte directo

- Compresión triaxial

a) Corte directo. El ensayo es para suelos flexionantes, (arenas) el ensayo consiste

básicamente en colocar el suelo en una caja metálica compuesta de dos marcos (superior e inferior), que no se encuentran en contacto y luego aplicar una carga vertical y una horizontal (de corte) conforme se va aplicando esta última fuerza, se trazan en una gráfica la cantidad de fuerza y la deformación; para así encontrar la resistencia del suelo y utilizarlo en cálculos posteriores.

5. Consolidación. Las pruebas de consolidación se realizan para estimar la compresión o

la consolidación de las capas de suelo bajo las cargas. De este modo es posible estimar

27

TEMA: SUELOS




el asentamiento de las cimentaciones; así mismo se pueden estimar los asentamientos debidos a la colocación de terraplenes o cargas pesadas sobre el suelo.

6. Permeabilidad. Las pruebas de permeabilidad del suelo se efectúan para medir la

rapidez con la que se puede drenar el agua a través del suelo. Los índices de permeabilidad se utilizan para seleccionar métodos de desagüe para excavaciones por debajo del nivel freático, así como también para otros fines.

Indices típicos de permeabilidad

Tipo de suelo cm/seg pies al día

Grava

Arena gruesa

Arena mediana

Arena fina

Arena muy fina

Limo

Arcilla limosa

Arcilla plástica

10

1

0.1

0.01

0.001

0.0001

0.000001

0.0000001

30,000

3,000

300

30

3

0.3

0.003

0.00003

7. Compactación. Las pruebas de compactación se efectúan en suelos que se intenta utilizar como rellenos compactados.

Las demandas de pavimentación de carreteras y pistas de aterrizaje de aeropuertos, ha incidido en que se creen compactadoras y apisonadoras más pesadas; igualmente los procedimientos de pruebas de laboratorio han cambiado y utilizan martillos más pesados y de mayor energía para compactar suelos. En una de las pruebas que más se utiliza se emplea un martillo que pesa 10 libras (4.50 kg) y cae a lo largo de 18 pulgadas (45 cms), para compactar el suelo en 5 capas.

8. Análisis químicos. Los análisis químicos de suelo pueden efectuarse para saber si éstos son ácidos, alcalinos o neutros y para determinar si contienen sulfuro, cloruros u otros compuestos químicos que puedan causar deterioro en las cimentaciones de concreto o acero o en las tuberías tendidas en el suelo. También se pueden necesitar análisis químicos sobre muestras de agua y muestras de materiales de filtración, para el diseño de posos y drenajes.

Por lo común se comprueba primero el PH de las muestras del suelo. Cuando el suelo es aproximadamente neutro (PH = 7), no suelen hacerse otros análisis.

Si el PH es alto o bajo, lo que indica condiciones alcalinas o ácidas se suelen efectuar análisis adicionales para determinar el contenido de sodio, cloruro y sulfato de los suelos.

Estos pueden indicar una necesidad de protección especial para las estructuras de concreto o acero que se colocan sobre el terreno.

28

TEMA: SUELOS

REFER: LA CONSTRUCCIÓN CON TIERRA – SENCICO - SENCICO



SUELOS Y ESTABILIZACIÓN

1. ESTABILIZACION DE SUELOS - ANTECEDENTES

Se entiende por estabilización de suelos, el mejoramiento de una o más propiedades de un suelo para cumplir determinado fin.

Con la adición de productos bituminosos se busca disminuir la absorción de agua y sus efectos posteriores, lográndose muros durables, sin revestimiento y de mejor apariencia.

1.1. Teoría de la Estabilización de lo Suelos con Asfalto

La estabilización de bloques con asfalto se fundamenta en el hecho de que la arcilla es el único componente del suelo que es inestable en presencia de humedad.

El asfalto emulsificado que se usa como estabilizador de suelos consiste de glóbulos microscópicos de asfalto que están rodeados y suspendidos en medio acuoso.

Se recomienda mantener el estabilizador a una temperatura superior a 0° centígrado.

El estabilizador hace contacto con la parte arcillosa del suelo y a medida que se realiza la evaporación del agua, los glóbulos de asfalto forman una fina película que rodea a las partículas de arcilla, cuando está totalmente seca, la masa tratada con la emulsión de asfalto mantiene aproximadamente la misma firmeza y resistencia a la compresión que un suelo que ha sido mezclado solamente con agua.

Pese a que un contacto con el agua puede producir cierta absorción, las partículas de arcilla no se expandirán o penderán cohesión.

1.2. Suelos Apropiados

Se recomienda suelos con una composición básica de arena y arcilla, la segunda actuará, como un cementante de la primera. La fracción fina de un suelo debe contener suficiente arcilla para formar una pasta delgada alrededor de las partículas más gruesas.

Suelos arcillosos ocasionan demasiado encogimiento y rajaduras, además el constante aumento y disminución de volumen en presencia de agua producen adobes fácilmente erosionables; suelos con excesiva arena no tienen suficiente ligazón entre partículas, generando adobes de poca fuerza cohesiva que se desmoronan.

Suelos con excesivo contenido de materia orgánica no son aptos por su gran encogimiento, baja resistencia y poca duración ante la humedad.

Las sales y álcalis aún en cantidades reducidas ocasionan deterioro en los adobes expuestos a ciclos de humedecido y secado.

El problema principal radica en la identificación de los elementos nocivos y en los porcentajes máximos admisibles.

1.2.1. Requisitos de Selección

Como la adición de asfalto no altera significativamente la resistencia mecánica, el encogimiento, ni la trabajabilidad del barro se han tomado como especificaciones de partida las usualmente empleadas para adobes comunes secados al sol.

1.2.1.1. Granulometría: Según el sistema SUCS, las partículas que pasan la

malla ASTM N° 200 son clasificados como limos y arcillas. Los tipos de suelos requeridos deben tener un contenido de 55% a 75% de arena (retenidas en la N° 200) y de 25% a 45% de materiales finos (limos más arcillas).

La proporción ideal de arcilla sería el 15%, según la "Clasificación Internacional" arena (2 a 0.02 mm.), limo (0.02 a 0.002 mm.), arcilla (0.002 a 0.0002 mm.)

1.2.1.2. Contenido de Sales Solubles en agua: El máximo porcentaje

permisible sería el 0.2%.

1.2.1.3. Resistencia Mecánica: Son las mismas que para suelo

estabilizado.

29

TEMA: SUELOS




1.2.1.4. Ensayos de Campo: Existe una serie de ensayos de campo, para

estimar la factibilidad de un suelo, dichos ensayos se especificarán más adelante.

1.3. Estabilizadores Asfálticos Empleados:

1.3.1. Asfalto RC - 250

Llamado popularmente "Asfalto de Caminos", sustancia viscosa de color oscuro, disponible en cilindros de 54 galones a granel, transportado en camiones cisternas.

La temperatura ideal de mezclado varía de 27 °C a 66°C.

1.3.2. Otros:

La utilización de emulsiones asfálticas se ve limitada en nuestro medio por la restringida producción, proyecciones de costos denotan un precio 2 veces mayor que el asfalto RC - 250 y los ensayos realizados con emulsiones mostraron un consumo requerido 3 veces mayor.

2. SELECCIÓN DE SUELOS - EVALUACIÓN PRELIMINAR

Se plantea inicialmente, el análisis del suelo solo (sin asfalto) con el fin práctico de excluir suelos inapropiados en una etapa de evaluación preliminar y aliviar la etapa de selección definitiva.

2.1. En el campo

Tradicionalmente nuestros "adoberos" se guían por la consistencia y pegajosidad de un barro. A continuación se mencionan una serie de ensayos que se pueden efectuar en el campo para tener idea con que tipo de suelo se esta tratando.

2.1.1. Prueba de Color:

Debe realizarse cuando el suelo se encuentre en un estado húmedo el color identifica el contenido orgánico, la composición química y asociado con otras características indica la naturaleza erosiva del suelo.

Color negro, verdoso aceituna y desde castaño claro hasta negro, pueden significar materias orgánicas.

Blando, blanco grisaceo, azul negro, café negro, materia orgánica activa.

Gris claro en depósito de barro limoso o suelos con mucho carbonato cálcico para cohesión.

Colores claros y brillantes, propio de suelos inorgánicos.

Color rojo, castaño oscuro, presencia de suelos de alta resistencia ya que contiene óxido de hierro.

Rojo y el café rojizo, presencia de hierro en forma de hierro deshidrato.

Color amarillo y café amarillento, presencia de hierro en forma de hidratos de hierro.

2.1.2. Prueba Dental

Tómese una pizca de la muestra y muélase ligeramente entre los dientes, identifíquese los suelos como sigue:

Suelo arenoso: las partículas rechinarán entre los dientes, causando una sensación desagradable.

Suelo limoso: aunque las partículas rechinan entre los dientes no causarán una sensación desagradable.

Suelo arcilloso: no rechinan en absoluto, como harina entre los dientes.

2.1.3. Lavado de manos en seco:

Tómese una muestra de suelo, colóquese en la palma de la mano y proceda como si se fuera a lavar las manos, sacúdase y el residuo la dará una pauta de la cantidad de finos presentes en el suelo (poco, regular y alto contenido de finos)

2.1.4. Lavado de manos con agua:

30

TEMA: SUELOS




Después de lavarse las manos con el suelo; suelos arcillosos y húmedos se notan jabonosos y resbaladizos, suelos limosos, se notan polvorientos como harina y las arenosos se enjuagan fácilmente.

2.1.5. Prueba olfativa:

Los suelos orgánicos tienen un olor que ayuda a su identificación.

2.1.6. Prueba de brillo:

Suelo arenoso: superficie opaca

Suelo arcillosos: superficie brillante

Suelo limoso y limos o arcillas de baja plasticidad: superficie mate.

2.1.7. Prueba de dilatancia:

Para identificar los suelos de gran proporción de finos se retiran aquellas partículas que no pasan la malla N° 40, se preparará una pastilla de suelo húmedo de aproximadamente 10 cm

3.

Colóquese las pastillas en la palma de la mano y agítese horizontalmente golpeando contra la otra mano.

Reacción rápida: cuando sólo se necesiten de 5 a 10 golpes para hacer salir agua a la superficie, es propio de arenas muy finas y limos.

Reacción tardía; cuando se necesita de 20 a 30 golpes, regular o alta cantidad de arcilla o bien suelo limoso.

Reacción muy lenta: no reaccionan a la prueba del sacudimiento, cuanto más tiempo necesiten para mostrar una reacción, más arcilla contendrán, este tipo de suelo no podrá estabilizarse con asfalto.

2.1.8. Prueba de tenacidad:

Consiste en formar con un terrón de tierra del tamaño de una aceituna un filamento de 3 mm. de diámetro, si se rompe antes de adelgazarlo es que estará demasiado seco y se necesitará agregarle agua, este procedimiento adelgazante se repetirá hasta lograr que se desmenuce al llegar al diámetro indicado, esta prueba sirve para formar una idea respecto a la cantidad de arcilla que contenga un suelo.

2.1.9. Prueba de la cinta:

Esta prueba proporcionará básicamente la misma información que la prueba anterior y se beneficiarán recíprocamente.

Tómese suficiente tierra para formar un rollo del tamaño aproximado de un cigarrillo, con dicho rollo se formará un filamento de 3 mm de diámetro, aplánese en la palma de la mano entre el pulgar y el índice hasta formar una cinta de 3 a 6 mm de grosor, obsérvese que tanto puede alargarse la cinta sin romperse.

De 20 a 25 cms, suelo con alta cantidad de arcilla, no sirve para estabilizar.

De 5 a 10 cms, poca arcilla, se puede estabilizar.

No se puede formar la cinta, suelos con poca arcilla o que carecen por completo de arcilla, podrán ser estabilizados.

2.1.10. Prueba de resistencia seca: Es otra prueba que ayudará a determinar la

cantidad de arcilla. Prepárese 3 porciones de suelo previamente amasado con agua de 12 mm de grosor por 50 mm, póngase después a secar al sol o en un horno hasta que estén totalmente secos.

Alta resistencia seca: los cuadritos que se imprimen en la muestra serán muy difíciles de romper es posible que se puedan pulverizar un poco con los dedos, estaremos ante la presencia de suelos con alta cantidad de arcilla, no pueden ser estabilizados.

Mediana resistencia seca: no será difícil romper los cuadritos y con regular presión se pulverizarán, este suelo es bueno para estabilizarlo.

Baja resistencia seca: un cuadrito con poca arcilla se romperá sin dificultad y se pulverizarán fácilmente.

2.1.11. Prueba de adherencia:

31

TEMA: SUELOS




Cuando al arrojar una bola de ésta al suelo previamente amasada con agua, la mano queda pegajosa y con agua.

Alta adherencia: si queda la mano pegajosa y con pedacitos de suelo, el suelo contendrá alta cantidad de arcilla.

Mediana adherencia: si sólo queda sucia y no pegajosa y con pocos restos, es un suelo con regular contenido de arcilla y podrá estabilizarse.

Poca adherencia: estos suelos no dejan residuo tierras con poco contenido de arcilla podrán estabilizarse satisfactoriamente.

2.1.12. Prueba de Pegacidad:

Esta prueba proporciona básicamente la misma información que la de la adherencia y se comprueba recíprocamente. Tómase suficiente tierra para formar una masa que no quede pegajosa, colóquese la espátula sobre la mezcla e introdúzcase.

Alta pegacidad: si la espátula requiere gran esfuerzo para introducirla y levantar la muestra, suelo con alta cantidad de arcilla.

Mediana pegacidad: la espátula se introducirá sin gran dificultad, pero al retirarla tratará de levantar la muestra, contendrán regular cantidad de arcilla.

Poca pegacidad: la espátula se puede introducir y retirar sin esfuerzo, poca arcilla, se puede estabilizar.

2.1.13. Caída a partir de un metro:

Identifica el contenido de finos en el suelo. Prepárese tres bolas de 5 mm de la muestra del suelo hasta el estado de masilla, déjese caer desde una altura de 1 metro.

No aparecen grietas: suelos con alto contenido de finos, no se puede estabilizar.

Pocas grietas: suelo adecuado para la estabilización.

Grietas pronunciadas: menos contenido de finos, no ofrece dificultad para la estabilización.

2.1.14. Prueba de inmersión:

Ayudará a determinar la cantidad de arcilla, prepárese 3 porciones de suelo previamente amasado con agua de 12 mm de espesor por 50 mm, de ancho de tal manera que conserve su forma al dividirlo en cuadritos, póngase después a secar al sol o en un horno introdúzcase a un recipiente con agua y obsérvese el tiempo que toma en desintegrarse.

Rápida desintegración: 5 minutos o menos, suelo arenoso con poco contenido de arcilla.

Desintegración tardía: 5 a 10 minutos, regular o alta cantidad de arcilla.

2.1.15. Índice de plasticidad:

El índice de plasticidad (deferencia numérica entre el L.L. y L. P.) se ha correlacionado con el comportamiento de la tierra y es un indicador excelente del comportamiento de ésta.

2.1.16. Prueba de gradación:

Llenar hasta la cuarta parte con tierra una botella delgada de 1/2 litro de capacidad; llenar las 3/4 partes con agua, agitar vigorosamente la botella y su contenido hacerla reposar y después de 5 horas realizar la lectura.

Arena : Reposa inmediatamente

Limo : Reposa a los pocos minutos

Arcilla : Se mantiene en suspensión lo que obliga a esperar las 5 horas.

2.2. En el Laboratorio:

Consistirá en la determinación de algunas propiedades índices de un suelo de acuerdo a ensayos normalizados.

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TEMA: SUELOS




2.2.1. Granulometría:

No se cree conveniente definir la factibilidad de un suelo por los resultados de análisis granulométricos.

2.2.2. Limites de Attenbeng:

Interesen los valores de límite líquido y el límite plástico según las normas ASTM D - 423 y D - 424, se consideran convenientes los límites líquidos entre 20 y 40 e índice plásticos menores que 20.

2.2.3. Resistencia a la compresión u módulo de rotura:

Los valores mínimos recomendables 20 kg/cm2 para compresión y 3.5 kg/cm2 para rotura.

2.2.4. Contenido de sales solubles en el suelo:

Como existe marcada influencia de la naturaleza de las sales y álcalis; fijar un porcentaje máximo sería poco representativo. Resulta más práctico efectuar ensayos de durabilidad (humedecido y secado) y comprobar si las sales álcalis u otros componentes causa deterioros (en la etapa de selección definitiva).

3. ESTABILIZACION

Los resultados de esta etapa darán información concluyente de la factibilidad de un suelo y de los porcentajes óptimos de asfalto.

3.1. Especimenes de Ensayo:

Para estudios de investigación en laboratorio las probetas serán moldeadas según el tipo de ensayo que se realice.

Los testigos se tomarán en el adobe recién moldeado, mediante el dispositivo que se adjunta en una lámina a continuación. No debe tomarse más de un testigo por adobe, para cada ensayo.

3.2. Preparación de los Especímenes

3.2.1. Dosificación

El asfalto se dosifica como porcentaje en peso del suelo seco. Para ensayos de campo y fabricación en obra podrán usarse dosificaciones en volumen. Para el primer caso se ensayarán porcentajes de 1%, 2% y 3%, tomándose luego valores intermedios hasta encontrar el contenido óptimo de asfalto. Para campo y obra la variación puede hacerse de 3, 6, y 9 galones por m

3 tomándose

igualmente de valores intermedios. Si el óptimo contenido de asfalto es mayor que 3% deberá estudiarse la factibilidad económica de utilizar otro suelo. La cantidad de agua estará comprendida entre el límite líquido y el límite plástico del suelo.

3.2.2. Mezclado:

Esta porción de suelo se dejará remojar un mínimo de 24 horas para lograr una mejor hidratación del suelo, el asfalto se añadirá progresivamente terminando el mezclado cuando no se noten manchas ni trazas de asfalto.

3.2.3. Secado:

Los testigos se dejarán en su posición original hasta que adquieran una consistencia que permita su manipulación aproximadamente 3 días luego podrán ser trasladados al secado, puede durar de 2 a 4 semanas dependiendo del clima.

3.3. Pruebas de estabilización en campo:

Los tamaños de adobes más usados para viviendas son de 0.28 mt. x 0.28 mt. x 0.08 mt. a los "medios adobes" de 0.28 mt. x 0.13 mt. x 0.08 mt.

3.3.1. Ensayos de resistencia:

1. Seleccionar al azar 3 "medios adobes" secos, por cada contenido de asfalto (incluyendo sin asfalto).

2. Apoyarlos 2 cms. en cada extremo sobre adobes todos de madera u otros elementos.

33

TEMA: SUELOS




3. Una persona de peso promedio (aproximadamente 70 kgs.) descansará en un pie al centro del adobe en prueba.

4. Luego de aproximadamente 1 minuto, el adobe deberá permanecer entero.

3.3.2. Ensayo de Inmersión:

1. Seleccionar al azar 3 "medios adobes " por cada contenido de asfalto.

2. Sumergirlos en agua hasta una altura de aproximadamente 5 cms. sobre la cara superior, dejarlos 4 horas en inmersión.

3. A las 4 horas todos loa adobes podrán manipularse con facilidad, no presentarán grietas y cumplirán con el ensayo de resistencia pero con la mitad del peso (6 medios adobes).

4. Como verificación adicional se partirán algunos adobes y se observará la penetración perimetral del agua, la cual no debe se mayor de 1 cm.

3.4. Ensayos de Estabilización en Laboratorio:

3.4.1. En especimenes pequeños:

3.4.1.1. Fuerza compresiva en las muestras e suelo:

Esta prueba es usada para medir la fuerza soportante estructural del suelo solo o estabilizado con asfalto, cuya carga máxima será expresada en los kg/cm2 que resistirá una probeta.

Arriba de 17.6 kg/cm2---------------------- Conveniente

de 14.1 a 17.6 " ---------------------- En el límite de la conveniencia

Debajo de 14.1 " ---------------------- No conveniente.

3.4.1.2. Absorción capilar de las muestras de suelo estabilizado

con asfalto:

Esta prueba se realiza para determinar el porcentaje de agua capilar absorbida por las muestras curadas del suelo tratado con asfalto en un periodo de 24 horas.

2% o menos de absorción --------- Excelente

2% a 3 % ------------------------------- Bueno

3% a 4% -------------------------------- Satisfactorio

4% o más ------------------------------- Pobre

3.4.1.3. Humedecido y secado de muestras de suelo estabilizado

con asfalto:

Esta prueba se realiza para determinar el desgaste de las muestras del suelo estabilizado, sometidas a la acción de humedecido y secado durante cinco ciclos. Se considerarán satisfactorias las muestras en los cuales la pérdida de peso luego de 5 ciclos no exceda del 1%

3.4.2. En Especímenes Grandes:

3.4.2.1. Erosión en los bloques estabilizados con asfalto:

Es una prueba de aspersión que determina el desgaste de los bloques por efecto de una lluvia continua durante 2 horas.

3.4.2.2. Módulo de Rotura:

Determinar la fuerza de tensión en el bloque, para distintos porcentajes de asfalto.

3.5 kg/cm2 o más -------------------- Conveniente

3.5 kg/cm2 o menos ----------------- No conveniente

4. RECOMENDACIONES

a) Definir las propiedades de un suelo como materia prima de adobes estabilizados.

b) Tener elementos de juicio para escoger las fuentes de suelo más apropiadas para un proyecto específico.

c) Controlar la calidad de los adobes una vez iniciada la producción.

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TEMA: SUELOS




ESTABILIZACIÓN DE SUELOS

Muchas veces se ha tratado de mejorar la tierra echándola diferentes productos, como fibras, jugos de ciertas plantas o productos industriales. La tradición popular es muy rica y hay muchas maneras de hacerlo.

La tierra es inestable ante la presencia de humedad y la fundación de un producto estabilizado es mejorar la resistencia a la humedad. Hay muchos estabilizantes.

Productos Naturales

Vegetales como jugos de ciertas plantas, ácidos, aceites y otros.

Animales como sangre o en base de la leche.

Productos Industriales

Como ácidos, resinas, sales y otros. Entre estos productos los más comunes son:

El asfalto

El cemento

La cal

El asfalto:

Mezclado con tierra, el asfalto envuelve las partículas de arcilla con una capa delgada e impermeable. El asfalto se utiliza en forma líquida. En nuestro medio se utiliza con éxito el asfalto de camino RC 250 es una mezcla de asfalto con un solvente: Nafta. Con el asfalto creamos estabilidad ante la presencia de humedad, pero no aumentamos su dureza cuando está seco. Se utiliza una dosificación en volumen de 1 - 3% de acuerdo a ensayos de laboratorios que respalden óptimas condiciones del bloque con la menor cantidad de asfalto. Mas adelante tratamos en detalle la estabilización con este producto y es sobre el que tratamos mayormente en este informe.

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TEMA: SUELOS

REFER: BIBLIOTECA DEL ING. CIVIL – TOMO V – FLETCHER - SMOOTS - LIMUSA



CARACTERISTICAS DE SUELOS Y ROCAS

7.1. Lechos rocosos. La mayoría de las personas considera que el lecho rocoso es de

material duro y que no se puede excavar sin utilizar explosivos. En general, la roca más dura son las ígneas y puede tratarse de granito, basalto, diorita, volcánicas u otros materiales similares. Esas rocas se forman mediante el enfriamiento del material fundido que se encuentra bajo el manto de tierra y las rocas más blandas que forman las superficies del suelo. En general, esas rocas son excelentes para la construcción.

7.2. Formaciones sedimentarias. Muchas zonas están cubiertas de rocas

sedimentarias de diversos espesores. Por lo común, esas rocas son blandas; aunque algunas pueden ser moderadamente duras o muy duras. Esas formaciones rocosas tienen capas, puesto que se formaron con partículas de arena, limo o arcilla, depositadas en láminas al fondo de los mares o los lagos. Las capas alternas del suelo se afirmaron con el transcurso del tiempo y se clasifica como roca arenisca, pizarra, esquisto o arcilla esquistosa.

Si el material original consiste en conchas marinas y materiales marinos calcáreos, éste se puede consolidar y modificar para formar roca caliza y arrecifes coralinos. La roca caliza puede ser relativamente fuerte; pero es soluble y, aveces, tiene cavidades o sumideros. La mayoría de las formaciones calcáreas están sueltas, se trituran con facilidad y pueden resultar peligrosas.

7.3. Rocas metamórficas. Esas rocas pudieron ser originalmente ígneas o sedimentarias;

pero se modificaron para formar nuevas rocas con distintas características. Las rocas comunes de este tipo son gneiss, la pizarra y el esquisto. La mayoría de esas rocas son duras. Tienen planos de clivaje bien desarrollados y tienden a fraccionarse en pedazos pequeños. Si se desea un análisis más detallado de las rocas, véase la referencia 8.

7.4. Suelos. La tierra se originó de varias rocas y consiste de fragmentos, pedazos, trozos y

partículas diminutas de rocas.

Las rocas se erosionan gradualmente, se descomponen y se ablandan en el lugar en que se encuentran. Estas rocas descompuestas y modificadas se transforman en tierra, que se conoce como suelo residual.

Cuando los materiales rocosos descompuestos se deslavan, debido casi siempre a las lluvias y a las corrientes de agua, descienden a zonas más bajas, donde se depositan en el fondo de los valles. Este suelo se conoce como aluvión.

En algunos casos, este tipo de suelo se erosiona con el viento. Los suelos arenosos forman dunas. En la zona central oriente de los Estados Unidos y en otras regiones del mundo, los suelos limosos se han desplazado grandes distancias, arrastrado por el viento en lo que se conoce como "tormentas de polvo" o "polvaderas". Con frecuencia, esos materiales forman capas de varios centenares de metros de espesor. Este tipo de suelo se denomina loess y tiene características peculiares que requieren experiencias para trabajar con el (véase la sección 7.18)

Cuando los arroyos y los ríos deslavan los suelos aluviales y los llevan hasta el mar, y estos se depositan en el fondo, se conocen como depósitos marinos. Los depósitos del fondo de los lagos se llaman depósitos lacustres. Por su parte los depósitos marinos, de arena, limo o arcilla, pueden llegar a tener gran espesor. Al contrario de los que algunos creen, la arena no procede de los mares sino que la llevan a el los ríos y arroyos. Aveces, el levantamiento de los suelos marinos puede hacer que esas transformaciones se transformen en montañas o u otras formas de tierras secas. En muchas regiones de Estados Unidos, esos depósitos sedimentarios marinos constituyen las zonas rocosas y las superficies de los suelos. En general, estos suelos son firmes o de rocas blandas.

Bajo la carga de glaciares que cubrían antiguamente gran parte de la mitad septentrional de los Estados Unidos, algunos suelos se comprimen y endurecen. A estos se le denominan tepetate.

En el pasado aparecieron volcanes en algunos estados occidentales y hubo grandes flujo de lava que cubrió la superficie de la tierra en centenares de kilómetros cuadrados. Asimismo,

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TEMA: SUELOS




las cenizas volcánicas han formado conos. Muchas montañas pequeñas se componen de esas cenizas volcánicas. En Arizona y Nuevo México, este material se utiliza para la construcción de carreteras.

Los suelos más comunes que se encuentran al efectuar trabajos normales de construcción, son una mezcla de muchas partículas minerales que, en general, proceden de varios tipos de rocas. Además de las partículas minerales, los suelos contienen agua, aire o, quizá, gases o materiales orgánicos, tales como raíces o humus y, en algunos casos, compuestos químicos.

7.5. Arena. Los suelos de arena y de otras partículas más gruesas se clasifican de acuerdo con

el tamaño de partículas que los forman. Esto se indica en la tabla de graduación de tamaños de partículas (Fig. 8.1).

Asimismo en función de la forma de sus partículas, la arena se puede clasificar en angular, subangular o redondeada.

En general, la arena se considera como un material conveniente para la construcción y, por lo común, los suelos arenosos como adecuados para apoyar cimentaciones. En la biblia se critica injustamente a la arena, ya que solo en algunas circunstancias puede a llegar a plantear problemas, y casi siempre debido al agua. Por ejemplo, los depósitos de arena demasiado cercanos al mar o los ríos pueden deslavarse debajo de las cimentaciones de los edificios. Por otra parte, el agua que asciende por un depósito arenoso, debido al flujo artesiano o a otras causas, puede crear inestabilidad en el suelo. Con frecuencia, a este depósito se le denomina "arenas movedizas". En los sitios "secos", la arena constituye un buen material de cimentación, tiene menos probabilidades de que haya asentamientos inadecuados y puede decirse que es un buen material de construcción.

El agua no se deposita en la arena, sino que circula libremente a través de ella. Cualquier arena que retenga agua contiene mezcla de otros materiales de grano más fino que la tapona. Cuando una capa de arena está cerrada en su parte inferior por suelo de limo o de arcilla, el agua puede quedarse estancada en ella. Por lo común, esto se conoce como agua endicada o aislada.

En general, las excavaciones en arenas son inestables. Las excavaciones en seco se desploman, por lo común en pendientes de 1 - 1/2 horizontal a 1 vertical; sin embargo la arena mojada puede sostenerse en laderas más pronunciadas, incluso verticales durante periodos breves. No obstante las excavaciones en arena, con mayor pendiente que 1:1, tienden a desplomarse en unos cuantos días o unas semanas, deslizándose hasta llegar a una pendiente menos pronunciada que será de más o menos 1 - 1/2 a 1. Este último se denomina ángulo de reposo.

7.6. Limo. En general el limo se encuentra en las llanuras en que hay inundaciones o entorno a

los lagos. Este lo depositan las tolvaneras o las corrientes de agua. Se componen en fragmento de rocas finamente molidos y es inorgánico. A veces, se llama limo al material inorgánico negro.

Por lo común, una porción seca de limo se puede romper fácilmente con la mano. El material es seco y polvoriento.

El limo retiene bien el agua y, en general, es blando cuando está húmedo. Una porción de limo húmedo, al sostenerlo en la mano y sacudirlo hacia delante y atrás, se aplana, como masa de pastel, parece "movedizo". Brilla cuando el agua sale a la superficie.

Con frecuencia se encuentra limo mezclado con arena fina o mediana. Muchas veces, la "arena sucia", es una mezcla de limo y arena.

Por lo común el limo no es muy buen material de construcción, en lo que se refiere a las cimentaciones, a menos que se comprima y endurezca como formación de rocas limosas, o cuando se ha deseado por completo. Hay limo en muchos valles y fondos de ríos. Casi siempre está suelto y húmedo y, en general, es fácil que se comprima bajo cargas ligeras de cimentación, provocando un asentamiento de los edificios.

Resulta difícil usar el limo material de construcción en terraplenes compactados; no se mezcla bien con el agua. Asimismo, tiene a desmenuzarse cuando se seca o a ceder bajo los equipos de compactación, cuando está ligeramente húmedo.

Algunos limos se componen de partículas en forma de agujas o plaquetas planas. Esos limos se comportan de manera similar a la arcilla; sin embargo, otros tipos de limos se componen

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TEMA: SUELOS




de partículas angulares, que se parecen a la arena de grano muy fino. Cuando se permite un drenaje lento, sus características de resistencia pueden ser similares a las de arena fina.

Figura 7.1. Un pedazo de roca se corta un millón de veces, en láminas, en tres direcciones, lo que da como resultado un suelo arcilloso. La superficie expuesta es de 3,870 m

2 (6 millones de

pulgadas cuadradas), o sea, 0.387 hectáreas.

7.7. Arcilla. La arcilla se compone de partículas rocosas extremadamente finas, que pueden

ser redondas, planas, en forma de agujas o de otros tipos. Otro tipo de arcilla seca es duro y difícil de romper con la mano, la arcilla mojada puede amasarse y moldearse, como sucede con la arcilla del alfarero.

Las características de la arcilla se pueden determinar en función del tamaño de las partículas. En la figura 7.1, se corta un tubo de roca de una pulgada por lado (1 pulgada = 2.54 cms), para formar tierra arcillosa. Cada placa tiene un espesor de una millonésima de pulgada. Si se corta ese tubo en un millón de placas planas, la superficie total de las placas resultantes será de 2 millones de pulgadas cuadradas (12.9 millones de cm2). Si se corta también el cubo en los otros dos sentidos el resultado será una superficie de 6 millones de pulgadas cuadradas (38.7 millones de cm2). Un dedal lleno de arcilla tiene la misma superficie que, aproximadamente, cinco camiones cargados de grava.

Por lo común, los suelos arcillosos contienen cierta cantidad de agua que va del 10 al 50%, por peso.

El agua tiende a mantener unidas las partículas de material y, por otra parte, posee tensión superficial por lo que actúa como pegamento ligero. Cuando la capa de agua se hace muy delgada, aumenta la tensión superficial y se hace mayor el efecto de adherencia. Los pedazos de arcilla casi seca se vuelven muy dura.

Aunque la fuerza de tensión superficial del agua es pequeña, con relación a la arcilla resulta grande debido a las enormes áreas superficiales que posee. Las partículas pequeñas se mantienen literalmente unidas por el agua. Cuando el agua se retira por medio de la desecación, la arcilla se contrae, se resquebraja y se hace muy dura.

Los suelos arcillosos varían de muy blandos (y húmedos) a firmes (y relativamente secos). Por lo común, la arcilla firme es un buen material de cimentación. Sin embargo, la tendencia a absorber agua hace que la arcilla firme se dilate, lo cual puede hacer que se eleven las cimentaciones y que el suelo imponga mayores presiones a los muros de retención (véase la sección 7.11).

Las arcillas blandas ( y húmedas) se desaguan lentamente y se comprimen, cuando se colocan cimentaciones sobre ellas. Es difícil usarlas como material de construcción, porque

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TEMA: SUELOS




ceden y fluyen bajo los equipos de compactación, además de que se desecan con mucha lentitud.

Las excavaciones en arcilla suelen ser estables. En paredes altas y muy pendientes las arcillas firmes no se desploman. El exceso de altura o verticalidad provoca deslizamiento de tierras (véase el capítulo 25) una de las primeras causas de esos deslizamientos es la adicción de agua a la arcilla y la reducción consiguiente de la tensión superficial en las pequeñas partículas de arcilla.

7.8. Mezcla de arena, limo y arcilla. Por lo común, los suelos son una mezcla de dos o

más materiales: arena y limo, limo y arcilla o una mezcla de los tres. Por tanto, las características de esos suelos se modifican. Por ejemplo, la arena con cierto porcentaje de limo y arcilla puede compactarse bien y proporcionar un suelo muy firme. Asimismo, la permeabilidad puede ser muy baja, lo cual hace que ese material sea apropiado para el recubrimiento del depósito de agua.

Los suelos que contienen granos grandes, medianos y finos se dice que está bien graduado, mientras que los suelos con partículas de un solo tamaño se dice que está mal graduado. Estas características se muestran en la figura 8.1.

7.9. Lodo. En general, el lodo es limo, arcilla o una mezcla de los dos materiales, con una gran

cantidad de agua. Asimismo puede contener materiales orgánicas. Incluso la arena con cierta cantidad de arcilla o limo puede denominarse "lodo", cuando está demasiado húmeda. Cuando los lodos se secan, se contrae y se agrieta mucho.

7.10. Turba. En los bosques, pantanos, pastos densos y otros lugares de mucha vegetación, los

materiales orgánicos muertos se acumula en el terreno o bajo el agua, pudiendo formarse gruesos lechos de materiales orgánicos en descomposición. Suele ser de color café o negro y contiene cantidades diversas de tierra.

Los suelos de turba son muy compresibles; por tanto son inadecuados como apoyo para terraplenes o estructuras. Además, las materias orgánicas en putrefacción producen metano o "gas de los pantanos". Este gas puede ser peligroso si se acumula en los pozos de registro o bajo las losas del suelo. Con frecuencia ese gas puede causar la muerte a quienes trabajan en lugares confinados.

7.11. Adobe. Se llama adobe a ciertos tipos de arcillas "grasas" o pegajosas que absorben agua

o se hinchan. cuando se secan, se contraen y se agrietan. Estos suelos existen en muchas zonas de los estados del sur oeste y el sur central de los Estados Unidos, generalmente en climas secos. Los suelos de adobe han causado grandes daños a casas y otras estructuras, así como también a los pavimentos y las aceras o banquetas. La acción de dilatación hace que los cimientos y los pavimentos y eleven y desciendan en las diferentes estaciones del año. Véase la sección 7.15, capítulo 8, sección 8.10 y el capítulo 14, sección 14.14.

7.12. Caliche. El caliche es un tipo de suelo que contiene ciertos compuestos químicos. Existe

en zonas con índices elevados de evaporación, casi siempre en regiones desérticas. La evaporación del agua subsuperficial hace que se deposite productos químicos en las capas superiores del suelo.

Algunos suelos de caliche son muy duros, como la piedra caliza blanda. Otros caliches son más variables y solo moderadamente duros.

En algunas zonas en la que el caliche es duro, resulta difícil excavar.

7.13. Otros compuestos químicos. Los suelos pueden contener diversas cantidades de

otros compuestos químicos. Algunos suelos tienen contenidos elevados de sulfuros y cloruros, convirtiéndolos en "suelos calientes", que puedan causar la corrosión de líneas subterráneas de servicios públicos o provocar el deterioro del concreto y el acero de refuerzo. Véase el capítulo 8, sección 8.10, y el capítulo 14, sección 14.11.

La calcita es un compuesto químico (sulfato de calcio) que se encuentra con frecuencia en los suelos. Es ligeramente soluble en agua. Puede causar dificultades en casos en que en una presa o un terraplén haya filtración continua de grandes volúmenes de agua. La lixiviación prolongada puede causar un derrumbe.

7.14. Suelos sensibles al agua. En muchas zonas desérticas, sobretodo donde en el

pasado hubo inundaciones, se establecieron corrientes de lodo que constituyen suelos de

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TEMA: SUELOS




muy baja densidad. En general esos suelos son duros, porque se secan en un clima árido. Pueden tener densidades del orden de 60 lb/pie3 (250 kg/m3).

Muchos fraccionamientos residenciales se han construido en zonas desérticas. En muchos casos, se han mantenido céspedes vigorosos y otras características del paisaje mediante el empleo de agua traída de otras zonas.

Los suelos de baja densidad absorben el agua con rapidez. La reducción de la tensión superficial y la lubricación permiten que las partículas del suelo se deslicen, para acercarse más unas a otras, con una disminución substancial del volumen del suelo. El resultado es un asentamiento rápido o un hundimiento del terreno, causando daños a las estructuras.

En varias zonas, como las zonas occidentales del valle de San Joaquín, en California, se ha medido hundimientos de varios metros, debidos a la contracción del suelo.

7.15. Suelos expansivos. Como se dijo en la sección 7.11, algunos suelos se dilatan o

contraen debido a los cambios en el contenido de agua. Esto se debe a un tipo de arcilla que recibe el nombre de montmorillonita. Los suelos que contienen minerales de montmorillonita se dilatan o encogen, según se añada o se extraiga agua. Una de las fuentes más comunes de montmorillonita es un material llamado bentonita.

7.16. Suelos sensibles a las heladas. Casi toda la mitad septentrional de los Estados

Unidos tiene un clima invernal continuo y frío, suficiente para hacer que los suelos se congelen. La profundidad de congelación varía de 2.1 a 2.4 m. en Maine, de 0.9 a 1.2 m. en Nueva York y Nueva Jersey, 0.6 a 0.9 m. en Kansas City y 0.3 a 0.46 m. en Seattle.

Durante la congelación, el agua del suelo se dilata ligeramente. Pero más importante aun es el hecho de que, si existe una fuente de agua, los suelos pueden absorber más líquido, para formar lentes de hielo, que provocan una expansión de los suelo. Este levantamiento puede causar daños graves a las estructuras. En la primera, cuando los suelo se deshielan, el exceso de hielo se trasforma en agua y la tierra se vuelve lodosa. Esto no sucede con los suelos que se desaguan con rapidez, como los de grava o arena limpia. El limo se dilata mucho durante la congelación y se convierte en lodo al deshielarse, los suelos arcillosos son pocos permeables y limitan la absorción de agua. Por consiguiente, la expansión es mucho menor que para el limo.

7.17. Suelos sensibles a las vibraciones. Los suelos limpios que no contengan

aglutinantes u otros materiales aglomerantes, pueden ser sensibles a los impactos o las vibraciones. Esto sucede, sobre todo, con la arena suelta y limpia, situada por encima o por debajo del nivel de agua.

Los impactos fuertes, como los que pueden provocar los terremotos, el hincado de pilotes o las explosiones de dinamita, pueden hacer que las partículas de arena se reordenen y se compacten aún más, lo que provoca un hundimiento del terreno.

Las arenas sueltas, bajo el agua, que se encuentran en proceso de densificación, pueden perder resistencia temporalmente. Durante esos breves periodos, la arena no puede dar apoyo a las estructuras. Esta condición se puede denominar licuefacción.

7.18. Arena y limo depositados por el viento. La localización azarosa de estos suelos

se debe a que el viento los transporta y los deposita. Es probable que el viento vuelva a llevárselo a otro lado.

Con frecuencia, el viento o la lluvia erosionan los nuevos terraplenes de arena. Para evitar que el viento siga erosionando la arena es necesario poner sobre ella un recubrimiento superficial resistente al viento.

El loess es un limo depositado por el viento, de partículas de tamaño muy uniforme y baja densidad natural. Casi siempre contiene tubos verticales o "huecos de raíces" y puede tener cierta aglomeración. Los acantilados verticales son muy estables; sin embargo, las laderas tienden a erosionarse y resquebrajarse, porque la lluvia ablanda la estructura del suelo cuando el agua circula sobre él y permite que fluya como si fuera azúcar. si los acantilados verticales llegan a tener nidos de aves o cuevas de topos que canalizan el agua, la erosión en canales puede ser muy fuerte. Esos suelos son difíciles de compactar, excepto con un control excepcionalmente estricto del contenido de agua. Cuando los suelos de loess se saturan de agua las cimentaciones pueden asentarse.

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TEMA: SUELOS




7.19. Suelos lateríticos. En las regiones tropicales, las fuertes lluvias provocan la

intemperización de las rocas ígneas o la lixiviación de los suelos arcillosos. Este continuo deslavado puede disolver y retirar algunos de los minerales, lo que da como resultado un suelo de color rojo y baja densidad. Estos suelos pueden parecer firmes y en ellos es posible realizar cortes de fuerte pendiente; sin embargo, casi siempre contienen una gran cantidad de agua. Cuando se utilizan como materiales de construcción, esos suelos pueden hacerse blandos, inestables y muy poco aprovechables.

7.20. Depresiones calcáreas. En la zona central oriente y la del sudeste de los Estados

Unidos, sobre todo en Pensilvania, Virginia Occidental, Kentucky, Tennessee Florida, hay depósitos gruesos de piedra caliza o suelos calcáreos. Las depresiones o los orificios calcáreos son característicos en las formaciones de lechos rocosos. Cuando existen, tienen efectos notables sobe los suelos superiores.

La piedra caliza es, hasta cierto punto, soluble en agua. Se puede disolver lentamente mediante un flujo continuo de agua de lluvia, ya sea procedente de la superficie, que se filtra por la piedra caliza o por las aguas subterráneas que ascienden hasta la superficie. El agua puede estar ligeramente ácida, debido a los materiales orgánicos de la superficie o por los ácidos que contienen las tierras. Al disolverse la piedra caliza, poco a poco se van creando grandes cavidades o "canales de disolución". A veces, la tierra que se encuentra sobre la piedra caliza se desploma. Las depresiones suelen ser redondas y, con frecuencia, se encuentran llenas de agua. En ellas pueden crecer bosques densos.

7.21. Tepetate. En general, el tepetate es un suelo que se ha compactado y ha llegado a ser

muy duro, debido a la consolidación bajo cargas muy grandes. Esas cargas pudieron deberse a algún glaciar antiguo. El tepetate puede compactarse también por otros procesos, tales como el cementado natural de una capa de suelo. En general, es un buen material para cimentaciones.

7.22. Vertederos. Los vertederos y los rellenos sanitarios se están haciendo cada vez más

frecuentes en y alrededor de muchas de las principales ciudades. La práctica consiste en poner capas alternativas de basura y tierra.

En general, incluso los vertederos bien construidos, por encima del nivel freático se consolidan bajo las cargas. El asentamiento puede continuar durante varios años. Además, la descomposición de los materiales orgánicos puede producir gases, lo que constituye un peligro potencial.

A menudo los vertederos se trasforman en parques o campos de golf, donde el hundimiento no constituye un problema, como tampoco las fugas de gases. No obstante, algunos antiguos vertederos se están utilizando para la construcción de viviendas o estructuras industriales o comerciales. En general, siempre se presentan algunos problemas. Los pavimentos y las nivelaciones superficiales quedan desalineados, debido al hundimiento o asentamiento general. Los diferentes asentamientos locales afectan a las estructuras, las instalaciones de servicios públicos y las losas de pisos.

7.23. Resumen. Los puntos principales presentados en este capítulo son

los siguientes:

Hechos : El comportamiento de los suelos varía mucho y no todos ellos son

buenos para la construcción. El limo parece crear mayores problemas que la arena o la arcilla.

Observar si hay : Suelos limosos en zonas de congelación profunda. Suelos arenosos

o limosos de baja densidad. Suelos limosos en general. Suelos arenosos, expuestos a la erosión. Suelos arcillosos, que se dilatan o contraen debido a los cambios del contenido de agua.

1

TEMA: MOVIMIENTO DE TIERRA

REFER: TECNOLOGÍA DE LA CONSTRUCCIÓN – G. BAUD



LOS MOVIMIENTOS DE TIERRAS

1. INTRODUCCIÓN

Se denominan movimientos de tierras aquellos trabajos que se relacionan con la modificación del relieve de un terreno. Esta modificación de niveles del suelo se realiza por la ejecución de desmontes y terraplenes.

El desmonte consiste en rebajar el nivel del terreno por extracción de tierras; el terraplén, en aporte de tierras para elevar aquel nivel. Desmonte y terraplén representan asimismo, en términos del oficio, volúmenes de tierras extraídas o amontonadas a consecuencia de un movimiento de tierras (Fig. 95).

Representación de los desmontes y los terraplenes (Con indicación de los colores convencionales utilizados en los cortes y las plantas.) En planta, las dobles rayas del sombreado indican siempre la parte alta del talud.

Los movimientos de tierras, en términos generales, son los que abarcan una gran superficie y se ejecutan en terrenos descubiertos (para la realización de carreteras,

aeródromos, etc.).

La limpieza o de desmoche de tierras es un movimiento de tierras de muy escasa profundidad (de unos 25 cm) y de gran superficie (se denomina también despeje de terrenos.

Las excavaciones son movimientos de tierras cuya profundidad, en relación con la superficie o la anchura, es más importante. Las excavaciones sirven para la ejecución de los edificios.

Nomenclatura de las excavaciones El talud es la pendiente o la inclinación dada a las paredes de las tierras para evitar su desmoronamiento. Depende de la naturaleza del terreno.

La expropiación de un movimiento de tierras está limitada por la intersección del talud (de desmonte o de terraplén) con el terreno natural.

2. EXCAVACIONES

Se denomina excavación a plena anchura el movimiento de tierras general de la superficie construida, cuya profundidad está limitada, por ejemplo, al nivel del suelo de los sótanos o bodegas de la construcción (Fig. 96).

La excavación en zanja o en regata es una trinchera cuya anchura mínima es de 0,40 m, y está destinada a alojar los muros, las cimentaciones, las canalizaciones, etc. (en cuanto a su profundidad, véase capítulo VI: Las Cimentaciones).

La excavación de pozo es un movimiento de tierras de pequeñas superficies y gran profundidad. Este género de excavación se lleva a cabo para establecer las cimentaciones de

2





pilares aislados, por ejemplo. Las dimensiones mínimas de estas excavaciones dependen de los medios de realización de que se dispone.

Se denomina excavación en galería aquella que se ejecuta bajo tierra y requiere el empleo de entibaciones a medida que la excavación va avanzando (Fig. 97).

Movimiento de tierras en galería

La realización de los movimientos de tierras en galerías implica la ejecución de una entibación o de un enmaderado.

2.1. AGOTAMIENTO DE EXCAVACIÓN

A fin de eliminar las aguas de lluvia o de infiltración se instala un sumidero en un punto bajo de la excavación. El sumidero es un hueco de 1 m de profundidad poco más o menos (medio tonel enterrado), hacia el cual convergen todas las aguas drenadas por las excavaciones en grietas y hendiduras y mediante pequeños canalizos excavados al efecto. Del sumidero el agua es evacuada por medio de bombas u otro medio de agotamiento al exterior de la excavación. En las obras de importancia, se instala una estación de agotamiento automática (Fig. 98).

Las bombas.

La altura manométrica de la bomba es igual a la altura de impulsión más la altura de aspiración (1 a 6 m).

La altura manométrica varía según el tipo, potencia y estado de la bomba empleada, y puede oscilar de 5 a 100 m.

Se denomina bombas sumergidas a las que están cubiertas por el agua en el interior del sumidero. El rendimiento de estos aparatos generalmente es excelente. Durante las obras de movimiento de tierras, las aguas que hay que evacuar están generalmente cargadas de materias sólidas: tierra, arena, cemento, desperdicios, etc. Las bombas empleadas son de dos tipos: las bombas de membrana y las centrífugas. Las bombas de membrana o de diafragma son baratas y de fácil manejo. Son accionadas a mano o por medio de motores eléctricos o de explosión.

3





Las bombas centrífugas tienen potencias y rendimiento muy superiores a los de las precedentes. Algunas de ellas, accionadas por un motor eléctrico y protegida por una campana sumergible, van colocadas bajo el agua a evacuar. Permiten la impulsión hasta de 1,000 m

3

por ahora a grandes alturas. Estas bombas no necesitan ser cebadas, y son muy fáciles de instalar y manejar.

3. CLASIFICACIÓN SUMARIO DE LOS TERRENOS Y CARACTERÍSTICAS

NECESARIAS PARA LA VALORACIÓN DE LOS MOVIMIENTOS DE TIERRAS

La tabla 10 indica la clasificación de los terrenos en función de las dificultades que presentan para la ejecución de los movimientos de tierras (véase también el capítulo VI: las cimentaciones, tabla 13, clasificación de los terrenos para la construcción).

Tabla 10. Clasificación de los terrenos establecida en función de las dificultades que presentan

durante la ejecución de los movimientos de tierras.

Designación Naturaleza Características

Tiempo necesario para la realización

de 1 m3 de

excavación

Terreno ordinario

Arenas, tierras, escombros

Tierra vegetal: mullir con el zapapico o la azada; arenas, cascote: fáciles de recoger con la pala.

0,8 h, o sea 48 min.

Terreno semicompacto o medio

Pedregoso, conguijarros, arcilloso.

Fácilmente atacable con el zapapico y con la azada, pero difícil de recoger con la pala sola.

1,2 h, o sea 1 h 12 min.

Terreno duro Greda pesada, arcilla y marga compacta.

Atacable con el martillo neumático, difícil para la azada o el pico.

1,55 h, o sea 1 h 33 min.

Terreno compacto

Rocas calizas, mamposterías antiguas.

Atacable con el martillo neumático y con el pico; empleo de cuñas y de explosivos.

2,75 h, o sea 2 h 45 min.

La experiencia demuestra que un obrero, de fuerza normal, puede lanzar con la pala, por término medio, de 1,6 a 2 m

3 de tierra a una distancia horizontal de 4 m o a una altura de 1, 60

m.

Tabla 11. Volúmenes medios de desmonte según las diversas clases de terrenos, cavados y lanzados a 1,60 m de altura, que un obrero especializado desplaza en 10 horas de trabajo.

Naturaleza del suelo Volumen removido y lanzado en 10 h, en

m3

Reparto de las horas excavación carga o lanzamiento

Tierras vegetales, arenas. 7,7 6,2 h 3,8 h

Tierras de compacidad media, angulosas.

6,0 6,7 3,3

Tierras compactas, duras. 5,2 7,1 2,9

Tierras saturadas de agua. 4,2 7,3 2,7

Rocas blandas, arrancadas con pico y cuña.

2 8,8 1,2

3.2. ESPONJAMIENTO

El esponjamiento de las tierras es el aumento de volumen consecutivo al mullido provocado por la extracción. En efecto, ordinariamente la tierra extraída de una excavación ocupa un volumen superior al que ocupa el terreno antes de ser excavado. La importancia del esponjamiento depende de la naturaleza del terreno; se atenúa y casi se anula con el tiempo, en el caso de tierra vegetal, de arena y de gravilla fina. Un apisonado enérgico de los terraplenes y el rociado o regado de las tierras disminuye considerablemente el esponjamiento.

3.3. TALUD NATURAL DE LAS TIERRAS

La inclinación natural de los taludes, con relación a un plano horizontal, es el ángulo de talud natural de las tierras. Este ángulo varía con la naturaleza de las tierras (Fig. 99).

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En general, al hacer los movimientos de tierras. En terraplén, se admite un talud de 3:2 (3 de base por 2 de altura), y en desmonte de 1:1 (1 de base por 1 de altura) (Fig. 100).

Ángulo de los taludes naturales

La tabla 12 indica el ángulo de talud natural de las tierras; el peso de 1 m

3 de tierra “sin mover”

(antes de desmontarla); el volumen de desmonte obtenido por un movimiento de 1 m3 de tierras

en este terreno (volumen esponjado, pasajero). La última columna da el esponjamiento permanente, el volumen de tierra extraído de una excavación de 1 m

3 utilizado como terraplén,

cuidadosamente apisonado y apelmazado al colocarlo en su sitio.

Tabla 12. Valores característicos de algunos terrenos.

Naturaleza de las tierras Angulos de

talud natural

Peso t/m3

Esponjamiento

Pasajero dm3

Permanente dm

3 (l)

Arena fina, seca

Arena fina, mojada

Grava media, ligeramente húmeda

Tierra vegetal, húmeda

Tierra muy compacta

Guijarros, escombros

Marga seca

Arcilla seca

Arcilla húmeda

Gres tierno, rocas diversas

10 a 20°

15 a 25°

30 a 40°

30 a 45°

40 a 50°

40 a 50°

30 a 45°

30 a 50°

0 a 20°

50 a 90°

1,4

1,6

1,9 a 2,1

1,6 a 1,7

1,6 a 1,8

1,5 a 1,7

1,5 a 1,6

1,6

1,8 a 1,2

2 a 2,5

1 100

1 200

1 250

1 100

1 650

1 500

1 500

1 500

1 250

1 500

1 030

1 040

1 040

1 030

1 100

1 150

1 080

1 150

1 080

1 100 a 1 200

Estos valores pueden ser influenciados considerablemente por el agua contenida en el terreno.

4.1. APUNTALAMIENTO (O REVESTIMIENTO) DE LAS EXCAVACIONES

Las excavaciones se ejecutan por desmontes sucesivos de capas de 0,40 m de profundidad. Cuando la profundidad de una excavación es importante, a fin de prevenir los desmoronamientos y los riesgos de accidentes, por una parte, y para disminuir la superficie total ocupada, por parte, es conveniente y a veces necesario apuntalar o entibar las tierras. La inclinación de los taludes naturales, en un terreno determinado, pueden ser desfavorablemente influenciada por ciertos factores externos. Las posibles infiltraciones de agua en el interior o procedentes de las lluvias, el efectos de las trepidaciones provocadas por las máquinas o los vehículos, las cargas situadas en la proximidad inmediata de la excavación, son elementos que modifican los planos de rotura de los terrenos.

Fig. 100. Pendiente admitida generalmente para los taludes en los proyectos. En cada caso particular de excavación, estos diferentes factores deben examinarse seriamente antes de iniciar la ejecución.

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De una manera general, la pared de cualquier excavación debe ser apuntada o revestida cuando la pendiente de talud excede de las relaciones siguientes: 1:1 en terrenos movedizos o desmoronables (Fig. 101a); 1:2 en terrenos blandos pero resistentes (Fig. 101b); 1:3 en terrenos muy compactos (Fig. 101c).

Pendientes máximas de los taludes admitidas en tres tipos de terrenos

a. Terrenos demoronables b. Terrenos blandos pero resistentes c. Terrenos muy compactos

CORTES TRANSVERSALES DE EXCAVACIONES EN ZANJA QUE OFRECEN GRARANTÍA

DE SEGURIDAD

Se conserva el talud natural del terreno

Se estivan las paredes para disminuir el terreno ocupado por la excavación

Se conservan los taludes naturales para la parte superior, pero se entiba la parte inferior

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Cuando las capas halladas son de diferente consistencia se efectúa los entibados con

tablas verticales u horizontales.

Este método de entibación presenta evidentes riesgos porque no es posible sostener

eficazmente el terreno con los puntales.

Es peligroso e incluso está prohibido en determinadas regiones establecer pendientes más pronunciadas sin la correspondiente entibación o el revestimiento. El terreno natural helado no permite en ningún caso anotar las citadas pendientes.

Los factores enunciados más arriba pueden desde luego modificar esos últimos valores disminuyendo la inclinación.

Así, esquemáticamente, las excavaciones profundas pueden presentar perfiles transversales, como los mencionados en las figuras 102 a 106.

La ejecución del apeo o entibación puede realizarse según las costumbres locales. Sin embargo, ciertos puntos son objeto de una reglamentación establecida por los servicios de seguridad y por las compañías de seguros. Entre tales condiciones merecen citarse:

a) La anchura de las excavaciones a entibar debe ser tal que la entibación pueda efectuarse en las condiciones normales.

Como mínimo dicha anchura debe ser:

_ hasta 1,00 m de profundidad

0,65 m hasta 1,50 m de profundidad




1,00 m para más de 4,00 m de profundidad

b) Es necesario entibar a tiempo, y el material destinado al revestimiento de la excavación debe estar a pie de obra con la suficiente antelación, en buen estado y en cantidad suficiente (Fig. 107).

c) La entibación de las excavaciones debe comprender tablas de 4 a 5 cm de espesor y los codales utilizados debe ser maderos, rollizos y de sección proporcionada a los esfuerzos que han de soportar. El diámetro de dichos rollizos no deben ser inferior a 10 cm para las excavaciones más estrechas de 80 cm. Debe tener, como mínimo, 12 cm para las excavaciones más anchas. Los puntales metálicos y los de madera escuadrada se autorizan siempre que su resistencia sea igual o superior a la de los rollizos. Las tablas deben quedar aseguradas a lo menos por 3 apoyos, equidistantes aproximadamente.

d) La distancia libre entre las tablas depende de la naturaleza del terreno. En terreno movedizo y fluyente (como las arenas, por ejemplo), las tablas deben estar a tope sin dejar espacio libre entre ellas. En terreno resistente, es posible, si los reglamentos locales lo autorizan, dejar un hueco entre las tablas; el fin perseguido con tal forma de entibación es impedir la puesta en movimiento de grandes masas de materiales.

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e) La situación y número de los codales depende de la resistencia de las tablas utilizadas y del empuje de las tierras, que debe presumirse el más desfavorable que pueda actuar sobre las paredes de entibación. Este empuje aumenta con la profundidad.

f) Los codales deben disponerse perpendicularmente a la superficie de la tablazón. Los montantes de apeo que sostienen las tablas de servicio deben estar sostenidos por grapas o tacos que impidan todo deslizamientos verticales. Además, deben colocarse plintos o rebordes en todos los lados de los tableros de servicio.

g) El pie del montón de las tierras o escombros sacados de las excavaciones deben estar, por lo menos, a un metro de distancia de la madera de entibado o de la arista superior del talud. La tablazón de revestimiento debe rebasar el nivel de terrenos en unos 5 a 10 cm a fin de prevenir toda caída de materiales en la excavación (Fig. 108 y 109).

h) Toda excavación de más de dos metros de profundidad debe estar provista de escalera para facilitar el acceso de la misma. Esta escalera debe rebasar el nivel del suelo, por lo menos, en 75 cm (Fig. 110).

Las entibaciones pueden utilizar tablazones horizontales como travesaños verticales, o tablas verticales con travesaños horizontales.

Los croquis que siguen muestran las disposiciones adoptadas comúnmente cuando se ejecuta el revestimiento de las excavaciones. Se hace mención de las cotas y dimensiones para dar una idea de los trabajos corrientes. Para la ejecución de trabajos especiales, son necesarios cálculos estáticos, y la dirección de las operaciones deberá confiarse a especialistas (Ingenieros Civiles).

Entibación de las excavaciones

Medidas de seguridad

Variante de entibación de tablas

verticales

Alturas máximas admisibles sin entibación en terreno estable sin sobrecargas sobre los bordes de la excavación, sin vibraciones particulares y sin afluencia de agua.

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Entibaciones que no están a tope

Entibaciones con tablazón horizontal: en terreno consistente, las tablas pueden no estar a tope. Sin embargo, la distancia entre dos tablas debe ser limitada.

Empuje de las tierras

Para simplificar, al determinar el valor del empuje contra la entibación, admitiremos la hipótesis siguientes: Terreno horizontal Parámetro de entibación vertical

Ángulo de razonamiento nulo entre pared y muro, o sea empuje horizontal. Determinación de los empujes

Según la teoría clásica, el empuje de las tierras pueden ser representado por una carga triangular que actúa sobre la parte superior del parámetro. e = presión unitaria o específica del terreno (en Kg/cm

2, t/m

2, etc.)

e = h.y.ג donde: h = altura considerada en relación con el plano superior Y = densidad de las tierras o ,avitca nóiserp ed etneicifeoc = גsea:

2452

tg

e1 = presión en el nivel h1

e2 = presión en el nivel h2

eג = presión en el nivel h

E = empuje general contra la pared, que actúa sobre el centro de gravedad de la superficie que representa a ese empuje .

..22

.,,sup2

yh

bienoh

eseaoASPtriangulodeerficieE

E1 = empuje producido entre los niveles h1 y h2

.3

.2

:;.2 21

21211

p

ee

eepenactúaquep

eeE

9





EMPUJE DE LAS TIERRAS CONTRA LAS PAREDES DE LA ENTIBACIÓN (FIG. 113 a 116)

C

10





CARGAS SOPORTADAS POR LOS TABLEROS DE ENTIBACIÓN (Fig. 120 a 123)

Cargas unitarias en t/m2 soportadas por una entibación de 1 m de altura; en función de la

longitud y del espesor de la tablazón que forma horizontalmente la pared. Se ha admitido que la anchura de los travesaños de apoyo es de 20 cm.

Carga que pueden admitir los codales o rollizos que sostienen los travesaños de una entibación de tablas horizontales. Los codales metálicos regulables pueden facilitar en cierta medida el apeo de las excavaciones. Conviene asegurarse de la equivalencia de carga con los rollizos. Por otra parte, el recubrimiento de la barra y el tubo debe ser suficiente (como máximo el triple del diámetro de la barra) para evitar el pandeo cuando el alargamiento es máximo.

Vista en alzado de los travesaños Entibación con tablas horizontales. Según la longitud de los travesaños debe preverse y distribuirse el número y la posición de los codales; véase los croquis adjuntos. La sección de los travesaños en las entibaciones corrientes es de 4 x 20, 5 x 25, 6 x 30; los rollizos de 14 de ø o de 16 de ø. En las excavaciones profundas, los travesaños pueden estar constituidos por cables o piezas de mayor sección.

Si se respectan las proporciones dadas para la puesta en obra de los codales, con secciones corrientes es raro que puedan sobrevenir roturas.

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Apoyo de los codales Debe hacerse de manera que ofrezca el máximo de resistencia y se evite el deterioro de las piezas de madera.

ENTIBACIÓN DE LAS EXCAVACIONES

Entibación de tablas horizontales En terrenos movedizos.

Puntal metálico

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4.2. MARCIVANTI (MARCHA AVANTE) La entibación con tablas verticales permite obtener por hincadura progresiva y de modo permanente una pared de tablas a tope con las tierras. Este método de ejecución llamado en italiano “marciavanti” y que en castellano podríamos denominar “marcha avante” se emplea

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sobre todo en los terrenos muy fluyentes, para la realización de excavaciones muy profundas y cuando se quiere evitar el más mínimo asiento. En cambio, la realización de ese revestimiento es muy costosa.

Croquis esquemático de la profundización de una excavación realizada en terreno de arena y grava movedizas bajo la protección de una entibación vertical, a) croquis, b)corte por AA, C) corte por BB, d) corte por CC.

Los travesaños horizontales toman el nombre de largueros y se hacen con rollizos de 18 cm de diámetro aproximadamente.

Los codales o puntales, también hechos con rollizos, son de n diámetro mínimo de unos 15 cm.

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Vista de una pared de excavación, cuyo revestimiento por el sistema de “marchas avante” se

halla en curso de ejecución. Los bastidores pueden estar suspendidos de un travesaño por medio de cables o cadenas. Las paredes del revestimiento de protección

Pueden establecerse empleando las tablas o “marchas avante” en posición inclinada o en posición vertical. En este último caso la anchura de la excavación va disminuyendo en cada larguero.

a) “Marcha avante” inclinada b) “Marcha avante” vertical. Las tablas, que se hincan en el terreno y se denominan “marchas avante”, tienen su extremidad inferior cortada en bisel a fin de facilitar su penetración en el terreno. Para evitar el desplazamiento vertical de los codales y de los largueros de la construcción emplea también montantes o “candelas” de madera rolliza. Todos los elementos estructurales, largueros, co

dales y montantes, se enlazan entre sí con grapas o garfios. Las tablas se apoyan sobre esta armazón por intermedio de calas o cuñas. Las figuras 141, 143 y 144 indican los dispositivos adoptados en tales realizaciones. Para las excavaciones de gran anchura, y para reducir el estorbo de los codales, es posible suprimir estos últimos y reemplazarlos por postes verticales. Tales postes, hincados en el suelo y anclados sólidamente por su parte superior mantienen unos tirantes horizontales que soportan la tablazón (Fig. 142)

Revestimiento de protección por medio de hierros laminados que apoyan a los largueros

Este método ofrece la ventaja de librar a los trabajos de movimiento de tierras del engorro de lo codales.

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Entibación de las excavaciones Bastidores suspendidos.

Entibación de las excavaciones

Bastidores apoyados

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5.1. REALIZACIÓN DE LOS MOVIMIENTOS DE TIERRAS

Las herramientas y el material utilizado para la ejecución de los movimientos de tierras dependen de la importancia de los trabajos, de las posibilidades de la empresa, de las exigencias e imperativos impuestos por la propia obra y sus instalaciones; los plazos de ejecución y la calidad del trabajo realizado dependen también de dichas circunstancias.

Las excavaciones pueden realizarse con pala o con azadón si se trata de tierras vegetal, arena, terrenos fangosos, etc. Se utiliza el zapapico para mullir la tierra, los conglomerados, las arcillas y las margas cuya cohesión no sea excesiva.

El pico, los martillos neumáticos se emplean para las rocas y las arcillas compactas.

Paleo por banquetas

Consiste en lanzar la tierra por etapas verticales sucesivas de 1,60

a 1,80 m de altura, aproximadamente. Se efectúan a mano las excavaciones cuando se trata de movimientos de tierras de escaso volumen o cuando lo exigen circunstancias especiales. Estas circunstancias pueden ser: excavaciones llevadas a cabo entre el estorbo de los acodalamientos; las que se realizan subterráneamente para recalce de construcciones o en las cercanías inmediatas de éstas. La ejecución de pequeñas excavaciones, necesarias para las cimentaciones y para las canalizaciones de los edificios, se hace generalmente a mano. Los movimientos de tierras se efectúan por excavaciones de capas de 40 cm de profundidad. La tierra, fluida y desmenuzada, se lanza fuera de la excavación pro medio de palas. El aumento de la profundidad exige el lanzamiento de tierras por etapas sucesivas. Esta última labor se llama paleo por banquetas. La altura entre dos banquetas sucesivas, en un trabajo normal no debe exceder de 1,80 m. Estas banquetas pueden hacerse a base de escalones o de andamios (Fig. 145 y 146). Cuando el volumen de los movimientos de tierras adquiere importancia, resulta más económico usar aparatos mecánicos para efectuar dichos movimientos. La capacidad de trabajo de tales máquinas puede variar entre 25 a 400 m

3 por hora.

Las excavadoras pequeñas tienen una producción de 25 a 0 m

3 por hora. Conviene, pues, conocer

las posibilidades de diversas máquinas utilizables así como sus características de eficiencia a fin de adoptar, en cada caso particular, el tipo más apropiado a la clase de obra y al modo de llevarla a cabo. Paleo o lanzamiento por banquetas dentro de la entibación En las excavaciones entibadas, la banqueta se realiza en la propia entibación, afianzando el codal de apoyo mediante cuñas o grapas.

5.2. LA PALA MECÁNICA

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La pala mecánica es la máquina más antigua que utiliza un manantial de energía para su funcionamiento. Entre todos los aparatos de excavación conocidos, es el que ofrece mayor diversidad de formas de aplicación a loa terrenos más diversos.

Equipo de excavadora de desmonte, con cuchara de empuje (cuchara alta).

La pala mecánica puede ir equipada con cuatro dispositivos diferentes que corresponden, cada uno, a un tipo de trabajo bien determinado: a) Excavadora para desmonte con cuchara de empuje (cuchara alta): este equipo, cuya

capacidad varía de 200 a 300l, permite excavar y cargar en terrenos blandos, arenas, etc. así como recoger la piedra amontonada arrancada y desmenuzada con explosivos (Fig. 147).

Independientemente del hecho de que la capacidad de la cuchara debe estar en relación con el aparato trasportador (pues la cabida de la vagoneta o del balde de transporte debe ser de dos a cuatro veces la de la cuchara de la pala), hay que formular ciertas observaciones. Por término medio, los movimientos de giro, de trasporte de la máquina y de posición de los brazos o plumas absorben aproximadamente el 60% de la duración del ciclo de trabajo. Por consiguiente, es conveniente buscar las posiciones ideales que permitan reducir al mínimo los movimientos inútiles. (Al final de la carrera de excavación, por ejemplo, la altura de la cuchara deberá ser la de descarga sobre el elemento transportador, sin olvidar el espacio necesario par que pueda abrirse la descarga de fondo de la cuchara). Por razones de seguridad una pala con cuchara de empuje no debe trabajar contra taludes

cuya altura sobrepase en más de 1 m la máxima altura de corte de la cuchara.

El esquema de trabajo con un equipo de esta clase se presenta tal como está indicado en la figura 148.

Esquema de trabajo

Los trabajos con excavadora equipada con cuchara de empuje deben emprenderse

excavando primero en la parte superior del terreno a desmontar.

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Rendimiento por hora de una excavadora de desmonte con cuchara de empuje El rendimiento está en función del ángulo de rotación necesario para la carga y vaciado de la cuchara, y del contenido de esta última (sin tener en cuenta la altura de la excavación).

Este equipo se utiliza preferentemente para trabajos en los que la excavación está por encima de la superficie donde se asienta la máquina, y cuando la recogida de tierras se efectúa sobre esa superficie.

Equipo con dragalina

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Rendimiento por hora de una pala equipada con dragalina

El rendimiento está en función del ángulo de rotación necesario y de la capacidad de la cuchara (sin tener en cuenta la profundidad de la excavación) b) Con dragalina: el equipo con dragalina conviene para movimientos de tierras efectuados en

terrenos blandos, en arcilla o en rocas bien desmenuzadas con explosivos. Se emplea, por ejemplo, para la explotación de graveras o de minas a cielo abierto, para el desmonte de terrenos vírgenes y para trabajos que requieran un gran radio de acción (Fig 150).

Este equipo está perfectamente adaptado para sacar la tierra amontonada en los taludes de la excavación. La carga de elementos de transporte, autocamiones, dumpers, etc., es

de escaso rendimiento, a causa de las constantes oscilaciones de la cuchara; por otra parte, no puede exigírsele mucha precisión. La utilización de elementos de transporte de gran capacidad, con una superficie importante de la vagoneta o cubeta receptora, se impone cuando hay que trabajar conjuntamente con ese equipo. El rendimiento disminuye mucho cuando los movimientos de tierras se ejecutan en terrenos pegajosos, a causa de la importante masa que suele adherirse a las paredes internas de la cuchara. Cuando hace frío, es recomendable calentar la cuchara antes de empezar a excavar, a fin de evitar grietas o la rotura del acero. Según la mayor o menor habilidad del conductor es posible aumentar el radio de acción de la máquina al lanzar la cuchara. Tal aumento es del orden de ½ a 2/3 de la altura comprendida entre el nivel de excavación y el nivel de vertido. Se utiliza este equipo para excavar por debajo del nivel de la máquina o para la ejecución de excavaciones inundadas o dentro del agua, aunque siempre con la máquina sobre terreno seco (la

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excavación en agua reduce el llenado de la cuchara de 1/3 a ½). La posibilidad de excavar y depositar tierras a mucha distancia constituye una ventaja de este equipo. La dragalina pude ser utilizada en la excavación de zanjas para canalizaciones; sin embargo, la profundidad de éstas se limitará a 1,50 m si las paredes son verticales (como medida de seguridad).

Equipo de pala mecánica con dragalina, para la excavación de zanjas de gran anchura.

La tracción sobre la cuchara se hace oblicuamente en relación con el eje de la máquina. c) Con retroexcavadora: que este equipo es parecido al de la dragalina, salvo que, ahora, la

cuchara está sujeta al brazo. La operación de carga se efectúa por tracción hacia la máquina en tanto que la extensión del brazo permite la descarga (Fig. 153).

Este equipo permite una ejecución precisa, rápida, y la dirección del trabajo está constantemente controlada. La fuerza de ataque de la cuchara es mucho mayor que en la dragalina, lo cual permite utilizarla en terrenos relativamente duros. Las tierras no pueden depositarse más que a una distancia limitada por el alcance de los brazos y las plumas.

Equipo de la pala mecánica retroexcavadora

La apertura de zanjas destinadas a las canalizaciones, a la colocación de cables y de drenajes, se facilita con ese equipo; la anchura de la cuchara es la que determina la de la zanja. Esta máquina se utiliza también para la colocación e instalación de los tubos y drenes de gran diámetro y para efectuar el relleno de la excavación. Cuando el sitio disponible lo permita se utilizará ese mismo equipo para efectuar las excavaciones en zanja requeridas para las cimentaciones de edificios.

Equipo de pala mecánica retroexcavadora para la excavación de zanjas

Este equipo permite excavar zanjas hasta de 20 cm de anchura.

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Garfio Utilizable para escolleras y cimentaciones bajo el agua. d) Con cuchara prensora: el equipo con esta

clase de cuchara permite la ejecución de movimiento de tierras de gran envergadura pero presenta los mismos azares que el equipo con dragalina. No se le puede usar racionalmente más que en terreno blando y con rocas desintegradas (Figuras 155 y 156)

5.3. LA PALA CARGADORA (TRAXCAVATOR) Hay numerosos modelos de máquinas destinadas a efectuar movimientos de tierras, en terrenos normales, con las que se puede cargar la tierra en una sola operación. Algunas de esas máquinas están montadas sobre tractores con neumáticos pero la mayor parte van sobre tractores de orugas. Si bien los neumáticos ofrecen una adherencia menos buena, en cambio permiten una mayor facilidad para el transporte por carretera. Se distinguen tres tipos característicos:

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a) con cuchara dotada de movimiento vertical; b) con cuchara que descarga hacia atrás; c) con cuchara dotada de movimientos combinados horizontales y verticales. Algunas de esas paleadoras o palas cargadoras poseen movimiento de rotación; pero sólo son utilizables en terrenos muy blandos o tierras previamente esponjadas. (para excavaciones en buen terreno, y para edificios) Las máquinas de las categorías a y c implican un desplazamiento del tractor para verter la carga (Fig. 159). El tipo b, por el contrario, elimina esta maniobra. Las máquina de los tipos a y b necesitan un desplazamiento del tractor para atacar la carga, cosa innecesaria con la máquinas de tipo c.

El número de la diversidad de las maniobras necesarias influye desfavorablemente en el rendimiento de estas máquinas. El gráfico adjunto indica el volumen de materiales que los “tracavator” pueden cargar en una hora sobre los camiones, teniendo en cuenta las maniobras mencionadas en el plano (Fig. 158 y 160).

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5.4. EL “BULLDOZER”

Esta máquina se compone de una lámina o delantal de acero de forma recta o ligeramente curva, que va fija a la aparte delantera del tractor, en posición perpendicular al eje de la marcha de la máquina. Sirve para desplazar empujando tanto la piedra troceada como las tierras, los troncos de árboles, la maleza, etc.

Angledozer (visto en planta)

El escudo o delantal del angledozer está inclinado con relación al eje de la marcha del tractor. De este modo permite efectuar un desplazamiento lateral de los escombros. Dicho escudo puede ser orientable y permite transformar la máquina en bulldozer o en angledozer,

Niveladora (o grader)

Este aparato permite el acabado de superficies tanto horizontales como oblicuas. Se emplea para nivelar el fondo de las excavaciones y para rectificar y pulir los taludes.

Ripper

En general va montado en la parte posterior de un bulldozer y permite el desfonde le las capas duras.

Se la puede emplear ventajosamente para los trabajos de roturación, para amontonar y desplazar los materiales procedentes de excavación y para extender e igualar los terraplenes (Fig 161).

5.5. EL “ANGLEDOZER” (O “BULLDOZER” ANGULAR)

El angledozer es de una construcción parecida a la del bulldozer con la diferencia de que el delantal de barrido pude orientarse según ángulos diversos con relación al eje de la marcha. El angledozer se emplea principalmente para el movimiento y desplazamiento de tierras dejándolas a un lado. En una operación es posible excavar el terraplenar simultáneamente (Fig. 162).

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El escudo o delantal del angledozer está inclinado con relación al eje de la marcha del tractor. De este modo permite efectuar un desplazamiento lateral de los escombros. Dicho escudo puede ser orientable y permite transformar la máquina en bulldozer o en angledozer.

5.6. LA NIVELADORA (O “GRADER”)

La niveladora es también una máquina de empuje que, con motor propio o remolcada por un tractor, sirve para excavar, desplazar e igualar una superficie de tierra. Su delantal, de perfil curvado, puede adoptar cualquier inclinación, con relación al eje de marcha por una parte y respecto del plano horizontal, por otra.

Esta máquina se emplea para desplazar lateralmente grandes cantidades de materiales y para el arreglo de superficie y taludes (Fig. 163).

Niveladora (o grader): Este aparato permite el acabado de superficies tanto horizontales como

oblicuas. Se emplea para nivelar el fondo de las excavaciones y para rectificar y pulir los taludes.

5.7. LA ESCARIFICADORA (O “RIPPER”)

La escarificadora es una especie de rastrillo o grada de grandes dimensiones, con dientes o uñas espaciados e intercambiables, y destinado a roturar y desintegrar los terrenos por capas sucesivas. Esta máquina va generalmente montada como complemento de los “traxcavators”, los “granders” o los tractores de orugas (Fig. 164).

Ripper: En general va montado en la parte posterior de un bulldozer y permite el desfonde de

las capas duras.

5.8. LA DESMOCHADORA O ESCAPARPADORA (“SCRAPER”)

El “scraper”, aparato automotor, equipado con neumáticos o con orugas, o simplemente tirado por un tractor de oruga, se utiliza para la extracción de tierras a pequeñas capas. Puede remover las tierras y cargarlas en una sola operación, transportarlas y verterlas in interrumpir la marcha. Con todo, en ciertos terrenos es necesaria la ayuda de un tractor de orugas u otro medio de remolque suplementario. La eficiencia de esas máquinas es excelente, pues los tiempos “muertos” son prácticamente nulos en una obra bien organizada. Importa, sin embargo, para mejorar el rendimiento, que se eviten los transportes de recorrido demasiado largo (máximo de 600 a 700 m).

En terreno de tipo medio, un “scraper” de 15 m3 puede excavar y transportar, sobre un recorrido

de 500 m aproximadamente, 120 m3 de tierra por hora (Fig. 165 y 168).

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6.1. TRANSPORTE DE LAS TIERRAS

Los vehículos más empleados para el transporte de tierras son: la carretilla, el volquete, las vagonetas Decauville, el camión, el dumper, etc., que se escogen de acuerdo con la importancia de la obra y la clase de trabajo que deba realizarse.

6.2. LA CARRETILLA

Instrumento utilizado en obras de poca importancia: tiene una cabida de 1/30 a 1/15 de metro cúbico. La velocidad de desplazamiento es de 3 a 3,6 km/h. El transporte se efectúa por relevos de 30 m en terreno horizontal (o de 30 m para una pendiente de 8%). Cuando la distancia a franquear excede de 90 m, es preferible servirse de otro aparato. En una jornada de 10 horas es posible transportar 20 m

3 a 30 m de distancia.

6.3. EL VOLQUETE

Arrastrado por un caballo, contiene de 0,5 a 1 m3. Esta cabida pasa a ser de 1,5 m

3 cuando se

utilizan dos caballos. La velocidad media de los desplazamientos varía de 3 a 3,6 Km/h. Este vehículo puede servir para transportes de 30 a 600 m. Las rampas fuertes requieren a veces el enganche de tres o cuatro caballos en hilera.

6.4. LA VAGONETA DECAUVILLE

Está compuesta de una cubeta basculante montada sobre un “chasis” o bastidor; rueda sobre vías férreas de escasa anchura colocadas directamente sobre el suelo.

Este medio de transporte sirve para la evacuación de tierras incluso sobre terrenos muy mojados y es muy adecuado para obras de extensa superficie.

Los cambios de aguja, las placas giratorias demás material completan el sistema de vías. La falta de movilidad y flexibilidad de este modo de transporte puede ser perjudicial para la organización general del trabajo. La cabida de las vagonetas van de 0,250 m

3 (cuando se las

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empuja a brazo) 0,500 m3 y aún más cuando dos desplazamientos se efectúan a base de una

pequeña locomotora (o caballos).

6.5. EL CAMION

El vehículo automóvil comprende una cubeta que bascula hacia atrás o lateralmente (en ambos sentidos o en uno solo). La capacidad de la cubeta varía en función de la potencia del motor. Un camión de 5 t puede transportar de 3 a 3,5 m

3 de escombro (sin asentar) por viaje. Las

mayores máquinas actuales tienen una capacidad de 18 m3, lo cual permite para ciertos

trabajos particulares (canteras, construcción de autopistas, etc.) realizar notables economías en los tiempos de transporte y carga.

Existe en el mercado una gran diversidad de máquinas de esta clase. Se dará preferencia a aquellas que, accionadas por motores Diesel, presenten las mejores características de rendimiento y economía.

Por las relaciones que damos a continuación se puede determinar el número de camiones necesarios para evacuar las tierras de una excavación dada:

Q = producción horaria de la excavadora;

C = cabina de la caja o cubeta de los camiones;

T = tiempo en horas, necesario para el transporte (ida, descarga y regreso);

N = número de camiones por hora;

X = número de camiones que hay que poner en servicio.

Se tiene:

Q = N.C

X = N.T + 1.

Ejemplo: ¿Cuántos camiones serán precisos para evacuar los escombros producidos por una excavadora cuyo rendimiento es de 55 m

3/h, sabiendo que la cabida de los camiones es de 3,5

m3 y que el tiempo de transporte (a 30 km/h de promedio) dura 16 minutos?

Q = 55 m3/h

C = 3,5 m3

horadeseaoT 267,060

16min,16

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72,155,3

55N

X = 15,72 . 0,267 + = 5,2 camiones.

Será necesario disponer de 5 ó 6 camiones según las posibilidades de la empresa.

El producto horario de la excavadora debe calcularse teniendo en cuenta las pérdidas de tiempo inevitables, debidas a las maniobras de los camiones. Por ejemplo, el acceso a las obras por una sola vía puede ser causa de esperar motivadas por los cruces de los vehículos, etc.

Los camiones de cubeta múltiple ofrecen interesantes posibilidades en las obras de movimientos de tierras, cuando es baja la producción de la excavadora. Permiten obtener un rendimiento óptimo de la parte motriz reduciendo los tiempos de espera y de maniobra junto a la excavadora (Fig. 170).

6.6. LOS DUMPERS Y LOS SEMIRREMOLQUES

Los dumpers llevan una caja o cubeta basculante hacia delante montada sobre un chasis automotor. Las ruedas delanteras, de gran diámetro, son motrices y están colocadas debajo de la cubeta; las ruedas de atrás son directrices.

La capacidad de estas máquinas varía entre 150 l y 18 m3. La potencia puede alcanzar los 400

CV. El movimiento basculante y el de retorno a la posición normal de la cubeta se obtienen mediante un sencillo efecto de inercia. La velocidad de desplazamiento es de unos 20 a 25 Km/h. Esta clase de vehículos no es adecuada para un transporte regular por carretera. La distancia máxima recorrida por estos vehículos no debería exceder de 1,200 m (Fig. 171 y 172).

7. LOS TERRAPLENES

Los terraplenes se hacen por superposición de capas de 0,20 a 0,40 m de espesor, bien apisonadas, con el propósito de reducir en gran medida el esponjamiento del material aportado.

La rodadura de los vehículos sobre las capas ya colocadas constituye un excelente apisonamiento.

Para obtener una compactación interesante sobre grandes superficies, da buenos resultados proceder a un cilindrado intensivo de las diversas capas. A este efecto se emplean rodillos o rulos compresores. Los aparatos más eficaces son los rulos vibrantes o los rodillos con pies de cabra vibrantes. La acción de esos aparatos se deja sentir en un espesor de 0,40 a 0,80 m para una velocidad de desplazamiento de 3 a 6 km/h. Esos rodillos suelen ir remolcados por tractores de orugas. El rodillo de pies de cabra es muy apropiado para los terrenos arcillosos (Fig. 173).

La utilización de chasis, montado sobre trenes de ruedas con neumáticos, permite también llevar a cabo la compactación de los terrenos (Fig. 174).

Para compactar pequeñas superficies se emplea el pisón de brazo, o bien, si se quiere lograr mayor eficacia, el pisón mecánico soltador o vibrante. Es conveniente compactar cada capa por separado (Fig. 175 a 177).

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Cuando el terraplén descansa sobre una superficie de terreno inclinada, es conveniente realizar el asentado por escalones sucesivos, evitándose de esta forma eventuales deslizamientos. Por otra parte, es preferible, antes de proceder a un terraplenado, limpiar e suelo subyacente de la vegetación que lo cubre. Se evita así en buena parte los asientos ulteriores.

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De todos modos, después de la ejecución de un terraplenado, se producirá siempre algo de asiento. Cuya importancia depende del material empleado y de la altura del terraplén. En general se puede admitir, según Winkler (Fig. 178): Terraplén gredoso o arcilloso h´ = h/12 b´ = h/8 Terraplén de tierra h´ = h/14 b´ = h/9 Terraplén arenoso h´ = h/23 b´ = h/15 Terraplén de tierra h´ = h/40 b´ = h/40

Asiento de los terraplenes

Cuando la pendiente del terreno es fuerte se adopta para el asiento horizontal b´D de la parte de aguas abajo:

Teniendo en cuenta estos valores, se aumentará algo la altura de los terraplenes a fin de que después del asiento sufrido se alcance el nivel previsto (Fig. 179).

Asiento de los terraplenes

Cuando se terraplenan excavacines en forma de zanjas, es preciso prever el asiento que experimentarán ulteriormente.

8. MEDICIÓN EN METROS DE LOS MOVIMIENTOS DE TIERRAS

Antes de emprender la ejecución de los movimientos de tierras, es preciso establecer, por nivelación, un levantamiento del terreno primitivo.

Para efectuar el cálculo de los volúmenes de los desmontes y de los terraplenes realizados, una vez concluidos los movimientos de tierras se realiza la nivelación de las excavaciones y taludes ejecutados. Comparando el estado de antes y después del movimiento de tierras es posible calcular los volúmenes desplazados.

Para facilitar las comparaciones, se elige un punto determinado de

referencia general que se le pueda utilizar en las dos nivelaciones.

tablalaenhdevaloralsustituyequeS

H ""2

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Cuando se trata de excavaciones de gran longitud y escasa anchura (excavaciones para canalizaciones, canales, carreteras, etc.), se procede a levantar perfiles transversales. El volumen excavado se obtiene entonces aplicando las fórmulas dadas en el capítulo XIV: Geometría; la superficie de las bases la proporciona el levantamiento, la distancia entre perfiles es conocida (Fig. 180).

9. EXPLOSIVOS

El empleo de explosivos es a veces necesario para la ejecución de ciertos movimientos de tierras. Los explosivos más empleados son: la dinamita goma, la gamsita y la cheddita, que son explosivos de seguridad. La explosión se produce por medio de un disparador eléctrico o bien por combustión de una mecha de seguridad. La mecha Bickford es la más empleada; arde a una velocidad de unos 65 cm por minuto.

Esa mecha va fija a un detonador o cebo que provoca la explosión.

El explosivo debe ir colocado al fondo de un barreno, en íntimo contacto con el detonador solidario de la mecha Bickford. A continuación se ataca el barreno (mediante un atacador de madera) con arena sin comprimir y luego con salchichones o cilindros de arcilla. Algunos mineros preconizan la interposición de un cierto espesor de papel entre la carga y el atacado a fin de facilitar el desatacado en caso de falla. Mediante algunas precauciones de impermeabilidad (mecha impermeable, recubrimientos de grasa o de pez sobre el detonador y su enlace con la mecha), el atacado puede hacerse con agua lo cual facilita aun más el desatacado (Fig. 181 y 182).

Observaciones: el almacenado y empleo de los explosivos está sometido a reglamentaciones severas. Los usuarios han de conocerlas bien.

Por otra parte, los elementos necesarios para el cálculo de las cargas y para la disposición de los barrenos se salen del marco de esta obra.

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REFER: BIBLIOTECA DEL ING. CIVIL – FLETCHER - SMOOTS - LIMUSA



EXCAVACIONES

La mayoría de los contratistas generales trabaja muy bien en construcción verticales, sobre el nivel del terreno; sin embargo, bajo el nivel del terreno muchos de ellos tienen dificultades. Son números los que pierden dinero en sus proyectos, debido a problemas en el subsuelo.

A menudo se escoge el gerente el proyecto por su capacidad ara levantar estructuras de acero, colar concreto o efectuar otras construcciones verticales, pero con mucha frecuencia no entiende los problemas que se presentan en el subsuelo por lo que pronto se encuentra con graves dificultades, y tiene que pedir ayuda.

La construcción en el subsuelo es tan difícil y exigente como la que se realiza sobre el terreno.

11.1. Estabilidad de taludes

11.1.1. Angulo de inclinación

Muchas excavaciones se inician con un corte vertical. Algunos suelos se mantienen erectos hasta profundidades considerables, cuando se cortan verticalmente; pero la mayoría se desploma. Cuando los taludes verticales se desploman hasta un ángulo estable, grandes bloques de material pueden caer al fondo de la excavación.

En general, en los suelos arenosos, la arna tenderá a deslizarse y desplomarse durante el proceso de excavación. Por lo común, ésta se estabiliza a un determinado ángulo, sin riesgos importantes.

No obstante, los suelos limosos, arcillosos o de arena cementada se excavan a veces hasta profundidades considerables, antes de que los grandes bloques de material se deslicen hasta el fondo.

Durante las excavaciones se puede calcular el ángulo al que puede esperarse que se mantenga el suelo temporalmente. En la tabla 11.1. se presentan algunos ángulos aproximados y empíricos.

Al iniciar una excavación, es más fácil comenzar el corte en el ángulo de inclinación propuesto. Si el ángulo deseado del talud temporal tiene una relación de una horizontal a uno vertical y la profundidad de la excavación es de 15 pies (4.5 m), la parte superior de la excavación debe principiarse a 15 pies (4.5 m) fuera del fondo propuesto.

Tabla 11.1ª

Tipo de suelo Algunos ángulos típicos de inclinación temporal

1. Arena o arena

y grava

2. Arena cementada

3. Limo blando o

arcilla blanda

4. Limo o arcilla moderadamente firme

5. Limo o arcilla firme

6. Lodo

45° para laderas mojadas; 35° o 1 ½ a 1 para laderas secas; los taludes húmedos deben ser más tendidos.

Vertical a 10 pies (3 m); ½ a 1 a 20 pies (6m) o más; ¾ a 1 para taludes altos.

Vertical a 3 pies (0.90 m); ½ a 1 a 6 pies (1.80 m); ¾ a 1 a 10 pies (3 m); 1 ½ a 1 para laderas altas. Para taludes húmedos, inclinaciones menores, de hasta 4 a 1.

Vertical a 6 pies (1.80 m); ½ a 1 a 10 pies más altos; pero las inclinaciones deberán ser menores par laderas mojadas.

Vertical a 10 pies (3 m) ½ a 1 a 20 pies (6 m); ¾ a 1 a 30 pies (9 m); la 1 para taludes más altos, excepto taludes planos en suelo mojado.

aHay muchas excepciones. Los “valores típicos” anteriores no son para utilizarlos en el

diseño de taludes. La ley federal conocida como “Ocupational Sfety and Health Act”, así como también los códigos industriales estatales, limitan la altura de los cortes verticales no apuntalados, donde haya hombres trabajando. En la sección 22.2. del capítulo 22 se dan ángulos típicos de inclinación para taludes permanentes.

11.1.2. Socavaciones

Después de cortar un talud, a veces es necesario socavarlo para introducir cimentaciones o líneas de servicio público.

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Cuando es necesario socavar y no es posible lograr un ángulo estable para el talud, la socavación deberá hacerse en secciones estrechas. La parte superior del talud deberá descargarse todo lo que sea posible y no deberá dejarse encima ningún equipo de construcción.

A veces, los taludes se socavan en el proceso de la excavación. El suelo se desploma y corre hasta la máquina excavadora. Esto no es muy peligroso en arena limpia, que se deslizará hasta su ángulo de reposo; no obstante, puede resultar peligroso en suelos cementados, arenas mojadas, con aparente cohesión, o limos y arcillas que permanecerán verticales temporalmente y, luego, un gran bloque se desprenderá y caerá como un deslizamiento de tierras.

11.1.3. Erosión

Las laderas de excavación no tienen ningún recubrimiento y ninguna protección natural, por lo que son muy susceptibles a la erosión por fuertes lluvias.

Es muy importante limitar la cantidad de agua que corre por las laderas de excavaciones. Esto se puede hacer mediante la construcción de un dique o una barrera en la parte superior de talud, que desvíe al agua de la excavación, en lugar de correr sobre el talud.

Antes de lluvias inminentes, el frente de la excavación también se puede proteger cubriéndolo con láminas de materiales plásticos, o bien, rociándolo con varios materiales impermeables. El silicato de sodio es uno de los materiales que se utilizan con este fin (una modificación del proceso de Joostn). Este material se puede inyectar en una ladera, o bien, se puede rociar sobre la superficie de un talud (véase la sección 30.1 de capítulo 30).

11.1.4. Agrietamiento

El agrietamiento de las laderas excavadas en pendientes muy inclinadas puede plantear un problema grave, como resultado de la desecación del suelo. El suelo tenderá a desmoronarse y desplomarse. Lo que es todavía peor es que las grietas profundas pueden hacer que se deslicen grandes bloques de material. A menudo, los taludes parecen encontrarse en una pendiente segura; pero puede caer algún boque de material que se desprenda de la pared de la excavación, lo cual suele provocar muchos daños y heridos.

Luego, cuando se completa el relleno, el suelo puede volver a mojarse. En esas condiciones, el suelo puede dilatarse y, quizá, resquebrajar muros o losas de concreto situados sobre el talud.

Los agrietamientos se pueden reducir con facilidad, limitando la evaporación del agua. A veces esto se lleva cabo rociando frecuentes o “aspersiones atomizadas” de las laderas.

Figura 11.1. Guía para establecer la distancia de seguridad desde el borde de los taludes o las laderas, para le almacenamiento de materiales o la colocación de equipos.

También se puede lograr mediante un recubrimiento protector de la ladera. Los recubrimientos de protección pueden ser láminas de material plástico, compuestos químicos

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rociados, materiales bituminosos rociados u otros materiales impermeables (véase la referencia 19).

11.1.5. Cargas en la parte superior del talud.

Es natural que los contratistas depositen maquinaria en la parte superior de los taludes, amontonen el exceso de materiales de excavación en el suelo, o bien, almacenen materiales de construcción en la parte superior de las laderas. Además, la maquinaria pesada puede causar vibraciones que aumenten los riesgos de desplome de las laderas.

La estabilidad de un talud con una sobrecarga agregada en el borde, se puede analizar, como se describe en la sección 25.2. del capítulo 25. Por otra parte, los códigos de la construcción o los estatales y federales de seguridad pueden establecer limitaciones de carga en los bordes de las excavaciones. También es posible calcular una “distancia segura hacia atrás” del borde, para colocar cargas.

La distancia hacia atrás del borde superior de una ladera puede estimarse como guía aproximada, suponiendo que el talud podría considerarse seguro, si fuera más alto; pero se situará en el ángulo de inclinación utilizado al efectuar la excavación. Si ese ángulo de inclinación es de ¾ a 1, por ejemplo, y el peso sobre las bases de una unidad del equipo es de 500 Lb/pie

2 (2,2400 kg/m

2), esto equivaldría a hacer que la excavación tuviera 5 pies (1.5

m) más de profundidad. Esto se ilustra en la figura 11.1.a. Puesto que el equipó se puede utilizar para levantar cargas, puede aumentar la presión máxima ejercida sobre la base más cercana a la excavación. Al efectuar los cálculos, este aumento debe agregarse a la carga de las bases. Por ejemplo, si al elevar alguna carga, de las bases se debe incrementar a 1,000 Lb/pie

2 (4,880 kg/m

2), la altura equivalente de suelo nuevo es de 10 pies (3 m). Como se

muestra en la figura 11.1 b, los 10 pies (3 m) de suelo nuevo se pueden reemplazar con un bloque de material. El borde del bloque se encuentra aproximadamente a 4 pies (1.20 m) de distancia del borde de la ladera. La base de la grúa debe mantenerse también por lo menos a 4 pies (1.20 m) de distancia del borde de la excavación.

11.1.6. Detección de movimiento

Los deslizamientos de tierras y las fracturas de las laderas no se producen de pronto y sin advertencias. Dan señales de la inminencia de la fractura, antes de que se produzca realmente. El problema más importante consiste en que muchas veces no se observan o toman en consideración esas indicaciones.

Durante el funcionamiento de equipos en posiciones precarias en la parte superior de pendientes, debe darse a alguien la tarea específica de inspeccionar con frecuencia la parte superior del talud. Se deberá observar si hay señales de agrietamientos a una distancia de borde igual a la altura del talud. Asimismo, se deberán observar los hinchamientos en el centro o al pie de la ladera y las partículas de tierra que se desprendan del talud por debajo de la maquinaria.

Los movimientos ligeros de las ladras se pueden descubrir observando puntos fijos de referencia. Un método más conveniente, pero también más costoso, consiste en instalar recubrimientos especiales en orificios perforados. Esos casquillos o recubrimientos y los instrumentos para medir sus movimientos se pueden obtener en varios lugares; sin embargo, sería mejor trabajar con un ingeniero de suelos que esté familiarizado con el funcionamiento de esos equipos (véase la sección 10.12 del capítulo 10).

11.1.7. Cortes verticales

En algunos casos se pueden hacer cortes verticales en suelos cementados o que se componen de limos o arcillas de gran cohesión. También se pueden efectuar cortes verticales en suelos arenosos que tienen una “cohesión temporal aparente”, debido a su contenido de agua.

En general, los cortes verticales se deben considerar temporales y rellenarse o estabilizarse en alguna otra forma, tan pronto como sea posible.

En general la máxima altura vertical a la que se puede mantener un suelo limoso o arcilloso es igual a la expresión siguiente:

suelodelpeso

cohesiónxaltura

2

34





La cohesión se mide mediante pruebas de laboratorio, como se describe en la sección 7.4 del capítulo 7, y se debe incluir en los informes de suelos.

En un terreno arcilloso con una cohesión de 500 Lb/pie2 (2,440 kg/m

2) y un peso de 100

Lb/pie3 (1,625 kg/m

3), la altura temporal a la que se puede cortar un tlud vertical es de 10 pies

(3 m). Este cálculo no incluye ningún factor de seguridad. Con un factor de seguridad de 1.5, latura permitida del corte sería de 6 ½ pies (1.95 m).

En general, se deben evitar los cortes verticales. Los operadores de equipos no deben iniciarse ninguna excavación verticalmente para descubrir, cuando concluye el trabajo, que es muy difícil volver atrás y tender el talud. Las excavaciones deben iniciarse de acuerdo con las líneas de corte requeridas para la pendiente deseada.

Si una ladera es demasiado escarpada y comienza a desplomarse, el método más evidente de estabilización consiste en disminuir su pendiente. Cuando no haya espacio para tender un talud, se necesitará tomar alguna otra medida. Es conveniente que esas medidas se tomen antes de iniciar una excavación o antes de que se haya avanzado demasiado.

Los métodos de estabilización incluyen:

Desagüe: En muchos casos la extracción de agua muy atrás de las pendientes, utilizando pozos o “web points”, hace aumentar la estabilidad de las laderas.

Cubierta de gunite: Si la ladera no tiene una pendiente excesiva, una cubierta de gunite retendrá a veces la humedad del suelo y agregará cierta resistencia.

Productos químicos: Cuando es necesario cortar laderas muy escarpadas en zonas con grandes limitaciones de espacio, es posible estabilizar algunos suelos, inyectándoles productos químicos. Véase la sección 30.4 del capítulo 30.

Apuntalamiento: Con frecuencia los taludes se estabilizan por medio de apuntalamientos, como se describen en el capítulo 12.

11.2. Protección del fondo

11.2.1. Desecación y agrietamientos

Los suelos del fondo de una excavación pueden secarse excesivamente, agrietarse y contraerse, si se dejan expuestos durante periodos prolongados a un cima seco y cálido. Si los suelos se dilatan al recuperar su contenido normal de agua esto puede provocar un problema después del colado de losas de pisos de edificios. Por consiguiente, puede resultar necesario rociar el suelo o cubrirlo temporalmente con arena o láminas de plástico, para limitar la evaporación del agua.

11.2.2. Saturación

Con mucha frecuencia, los suelos del fondo de una excavación pueden estar saturados. Aun cuando el nivel freático del terreno puede estar por debajo del fondo de la excavación o el sitio puede drenarse por medio de zanjas perimetrales, pozos o web points, es común descubrir que el fondo de una excavación se vuelve inestable para el funcionamiento de cargadores de extremo frontal, camiones de volteo y otros equipos pesados sobre ruedas.

Asimismo los suelos saturados y blando pueden ser poco convenientes para colar cimentaciones corridas para apoyo de columnas de edificios. Esos suelos pueden haberse hinchado o dilatado al retirarse la carga de los materiales de excavación que estaban sobre ellos. Así, los suelos volverán a comprimirse al aplicarles la carga de los cimientos. En los casos en que la subrasante está en suelos limosos o arcillosos húmedos, suele resultar menos costoso excavar de 12 a 18 pulgadas más (30 a 45 cm) y rellenar ese espacio con tierras selectas, de drenaje libre, para proporcionar una buena “base de trabajo”.

Algunas veces, la descompostura de equipos puede hacer que las operaciones de desagüe se detengan durante varias horas o hasta días enteros. En este caso, el nivel del agua del terreno asciende y puede llenar la excavación. Mientras si el agua asciende en la excavación, los suelos del fondo pueden soltarse y alterarse mucho.

Cuando el sistema de drenaje vuelve a funcionar y se ha desaguado y desecado la excavación, puede ser necesario retirar la tierra suelta. Las excavaciones pueden rellenarse con materiales selectos. Si el suelo del fondo de una excavación es arenoso, similar a lo que pudiera juzgarse como “tierra selecta”, es posible volver a compactarlo adecuadamente. Es preciso volver a compactar todo el fondo de la excavación.

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Las heladas y las fuertes lluvias también pueden ablandar el suelo del fono de las excavaciones. La protección contra las lluvias debe incluir diques o pequeñas barreras en tono al perímetro de la excavación, para evitar que el sitio se convierta en un sumidero de toda la zona adyacente. Asimismo, al menos en un caso, durante la temporada de lluvias un contratista levantó una lona de circo sobre el sitio. Es más difícil la protección contra las heladas. A los suelos arenosos no les afecta mucho, pero los limosos o arcillosos se pueden dilatar cuando se congelan y convertirse en lodazales cuando se deshielan. Es muy poco conveniente construir cimentaciones sobre terrenos congelados, porque durante la primavera siguiente se asientan muchos cuando se produce el deshielo. Si no es posible evitar las heladas, cubriendo el terreno con tierra o calentándolo, será necesario excavar todo el suelo congelado bajo las zapatas y remplazarlo con grava o concreto delgado. Esos costos deberán incluirse en la cotización.

11.2.3. evantamientos

Durante el hincado de pilotes, se ha descubierto muchas veces que las excavaciones para las puntas de los pilotes se elevan. En la figura 11.2. se muestra la excavación para los cimientos de una torre alta. Se hincaron aproximadamente 70 pilotes con un espaciamiento de 3 ½ pies (1.05 cm) de centro a centro. Los pilotes eran de unos 60 pies (18 m) de longitud, de conicidad escalonada, con un diámetro promedio de 12 pulgadas (30 cm).

Durante el hincado, se observó que el terreno se levantaba impulsando también hacia arriba a los pilotes hincados anteriormente. Al concluir el hincado, se midió el levantamiento de los

pilotes, que variaba de 0 a 16 pulgadas (0 a 40 cm). El levantamiento promedio fue de, aproximadamente, 4 a 5 pulgadas (10 a 12.5 cm).

En muchos casos, el orificio de entrada de pilotes se excava en exceso para dejar margen para el levantamiento del terreno. Se puede utilizar una perforación previa en coda ubicación de pilotes, para retirar el exceso de tierra y, en esa forma, evitar el levantamiento del terreno. El levantamiento se describe con más detalle en las secciones 16.8, 16.9 y 16.10, en el capítulo 16.

Figura 11.2. Cimentación de chimenea alta, mostrando el levantamiento vertical de los pilotes

11.2.4. Excavaciones excesivas accidentales

A veces las excavaciones se hacen a demasiada profundidad, ya sea debido a errores de medición o por equivocaciones de los operadores de las máquinas. También se pueden contar las excavaciones a mayor profundidad, para poder recortar los rincones con maquinaria de mayor tamaño.

Los operadores de equipos tienen tendencia a rellenar los sitios excavados en exceso, haciendo pasar palas de excavadoras o cubetas vertederas por el fondo de las excavaciones disfrazando en esa forma las zonas excavadas a demasiada profundidad. Esto se verá con más detalle en la sección 14.11 de capítulo 14.

11.3. Selección de equipos

La selección de equipos para las excavaciones es importante para la economía del trabajo. Las características de los suelos que influyen en la selección e equipos incluyen:

Dureza del suelo.

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Rigidez o cohesión del suelo.

Cantidad de agua presente en el suelo.

Capacidad del suelo para soportar equipos pesados, sin cubrirse de baches y convertirse en un lodazal.

En los informes de investigación de suelos se pueden encontrar indicaciones sobre la dureza de los suelos que se encontrarán en el curso de las excavaciones. Los indicadores suelen ser los siguientes:

La descripción del suelo.

El conteo de golpes del suelo.

El valor de capacidad de carga de diseño del suelo.

El ángulo recomendado de inclinación para las excavaciones.

En algunos casos el método de excavación puede ser importante. En general el suelo está formado de estratos. Puede ser conveniente excavar el suelo superficial y en seguida excavar y conservar los materiales adecuados, que puedan utilizarse como rellenos selectos. Al contrario, si se debe efectuar una operación de relleno general con el material excavado, tal vez resulte conveniente cortar los estratos transversalmente, mezclando los materiales buenos con los malos.

En la referencia 20 pueden encontrarse estudios más detallados sobre la selección de equipos.

11.4. Desagüe

11.4.1. Síntomas de dificultades.

Cuando una excavación llega al nivel freático del terreno, puede no ser evidente de inmediato que se ha llegado a él; sin embargo, las excavadoras o los equipos de construcción o carga, sobre ruedas, al fondo de la excavación, pueden encontrarse con problemas de baches, ondulaciones y fallas del suelo. En algunos casos, puede parecer que los equipos de construcción corren el peligro de hundirse, hasta perderse de vista, si se prosiguen las excavaciones. A veces, al retirar los equipos de las excavaciones, el agua se filtrará a través de la superficie, provocando un levantamiento del terreno. El agua parece “hervir” al salir del terreno, formando pequeños conos que parecen volcanes. En la figura 11.3. se muestra “arena hirviente”.

11.4.2. Métodos.

El método más común para desagua una excavación consiste en construir uno o varios cárcamos al fondo de la excavación. Con frecuencia, los cárcamos se sitúan fuera de los límites del edificio. Tal vez sea necesario excavar fosas (zanjas perimetrales) en torno al perímetro de la excavación, para conducir el agua hasta los cárcamos. Cuando el agua llega a los cárcamos, se elimina por medio de bombas, que deben estar diseñadas con ese fin. Con frecuencia se utilizan bombas eléctricas sumergibles Flyght. En las referencias 21 y 22 se encuentra una exposición detallada sobre los métodos de desagüe. Otros métodos pueden incluir coladeras, pozos, cubiertas de grava y drenajes franceses.

11.4.3. Depósitos subterráneos.

Para el almacenamiento de aceites, productos petroleros y otros líquidos se colocan grandes depósitos bajo tierra. Con frecuencia esos depósitos se sitúan en zonas de gran humedad, que requieren desagües. En esos casos, puede proseguirse el desagüe hasta poder efectuar en seco el relleno de la excavación.

Ha habido casos en que los tanques se han salido del terreno al ejecutarse el relleno. En muchos de esos casos, se utilizaron chorros de agua como medio para compactar la tierra de relleno. En otros casos, durante la colocación del depósito se hizo descender el nivel del agua por medio de bombeo, dejando que volviera a la excavación cuando se efectuaba el relleno. Si el agua regresa a su nivel anterior, hará que el depósito se levante o flote. Si el proceso de relleno no se ha completado todavía, se necesitarán cantidades de material de relleno sobre los depósitos o un buen anclaje, para evitar que los depósitos se eleven y se salgan del terreno cuando se vacíen.

11.4.4. Tuberías subterráneas.

Las excavaciones para el tendido de tuberías se estudian en la sección 13.4 del capítulo 13.

11.5. Excavaciones en rocas.

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Las excavaciones en rocas no se estudian en este libro, exceptuando algunos comentarios al respecto.

Fig. 11.4. Ejemplo del deslizamiento potencial de las rocas a lo largo de planos de deposición.

Muchas excavaciones se harán a través de planos débiles en las rocas. Esos planos pueden ser de deposición, en el caso de rocas sedimentarias, fracturas en rocas duras o zonas de fallas en cualquier tipo de rocas. Si el plano débil se encuentra en

ángulo, puede hacer que uno de lo lados de la excavación presente dificultades, como se muestra en la figura 11.4.

11.6. Resumen.

Los puntos más importantes de este capítulo son los siguientes:

Hechos: Las excavaciones importantes requieren una planeación, tomando en cuenta la seguridad y la economía. Pueden parecer fáciles y luego convertirse en problemas graves y costosos.

Atención a: El agrietamiento de los taludes o las laderas, “se desprenden” bloques de materiales, que caen a las zonas de trajo. Las cargas pesadas en la parte superior de las excavaciones son peligrosas y deben situarse tan alejadas de los bordes como sea posible. Debe tenerse cuidado de no excavar a demasiada profundidad para las zapatas.

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REFER: BIBLIOTECA DEL ING. CIVIL – FLETCHER – SMOOTS - LIMUSA



APUNTALAMIENTOS Y ARRIOSTRAMIENTOS

En general, el diseño de los apuntalamientos y los arriostramientos corresponde al contratista, o bien a un subcontratista especializado en esos trabajos. El diseño siempre es responsabilidad del contratista, tanto si lo hacen sus propios ingenieros como algún subcontratista especializado. En este caso, el contratista contrata los servicios de ingenieros profesionales titulados, para que preparen el diseño. Las leyes relativas a la responsabilidad por el diseño pueden variar de unos estados a otros.

A veces el propietario puede hacer que le diseñen el sistema de apuntalamiento y aceptar la responsabilidad por su funcionamiento adecuado.

En algunos departamentos de construcción se han establecido normas para los sistemas de apuntalamiento y para aprobar o rechazar diseños propuestos por los contratistas cuando éstos no adquieren ninguna responsabilidad.

En algunos estados, la OSHA, el Departamento de Seguridad Industrial, o el departamento local de la construcción pueden exigir la aprobación por sus ingenieros de seguridad de los sistemas propuestos de apuntalamiento. Cualquiera de esas agencias puede hacer que se detenga una obra.}

En diseño de los sistemas de apuntalamiento se asa en la presión que se espera que ejerza una cuña de suelos sobre la parte posterior del apuntalamiento. En la figura 12.1. se muestra una cuña supuesta de ese tipo.

Fig. 12.1. Presión activa del suelo sobre el muro. Resistencia pasiva que restringe el anclaje del atiesador.

12.1. Pilotes laminados.

Los pilotes laminados se construyen de acero, concreto reforzado o madera. Los de acero tienen enclavamientos que sujetan a los pilotes entre sí. Los de concreto o madera tienen por lo común conexiones de saliente y muescas que sujetan parcialmente los pilotes unos a otros.

Los pilotes laminados se hincan en torno al perímetro de una excavación. Por lo común se instalan antes de comenzar la excavación, cuando la excavación ha llegado a algún punto dado, o cuando se encuentra agua. Las tablestacas se suelen hincar con martillos similares a los hincadores de pilotes normales, con la excepción de que son de menor tamaño y, por lo común, de doble acción. Los pilotes laminados menores se pueden hincar con adaptación de martillos perforadores.

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Casi siempre se fija en el suelo una guía o plantilla, como ayuda para alinear las láminas. El larguero permanente puede fijarse como guía frontal, como se muestra en la figura 12.2. Los pilotes de las esquinas se suelen colocar al principio y los demás parten de cada extremo, hasta que se juntan en el centro, Las láminas se deben hincar en tiradas de no más de 5 pies (1.5 m) cana una, para evitar que los pilotes se salgan de sus enclavamientos. En los terrenos más duros, las tiradas deberán ser más cortas.

Los pilotes laminados se restringen después de hincarlos y efectuar una excavación hasta una profundidad de aproximadamente una cuarta parte de la excavación propuesta. La restricción se puede hacer mediante arriostramientos cruzados, puntales o anclajes con atiesadores. En la figura 12.2. se muestran varios ejemplos.

Fig. 12.2. Plantilla y larguero permanente, utilizados para alinear los pilotes laminados durante el hincado.

Casi siempre los ingenieros diseñadores son quienes trazan las líneas de pilotes laminados. Las proporciones dependen mucho de los métodos de construcción, el tipo de suelo de que se trate y las condiciones hidráulicas. Las proporciones indicadas en la figura 12.3 son un promedio para suelos arenosos razonablemente buenos, pro encima del nivel freático.

Fig. 12.3. Muro de pilotes laminados con atiesadores y anclajes.

Es común poner “largueros” frente a los pilotes laminados, como parte del sistema de anclaje y se utilizan varillas sujetadoras o ariostramientos internos que empujan a los largueros o se

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apoyan en ellos. Cuando se instalan varillas de anclaje, se someten a un tensado previo, por medio de tensores o templadores o por otros métodos. El pretensado debe ser aproximadamente igual a la fuerza que se espera que soportarán los atiesadores. Por consiguiente, conforme prosigue la excavación, se puede esperar que la deflexión de los pilotes laminados se limitará a plegar los pilotes y no estirará las varillas de anclaje. Esto tiende a limitar la deflexión lateral, protegiendo las calles y los edificios adyacentes a la excavación. Es inevitable cierta deflexión de los pilotes laminados; por tanto, este sistema nunca es tan efectivo como el recalce de las estructuras adyacentes. Si el apuntalamiento se hace por medio de puntales inclinados internos, es común utilizar gatos para preesforzar los puntales con el fin de que opriman a los largueros o cepos con una fuerza igual a la fuerza de diseño esperada. De este modo, se limitan las deflexiones, conforme prosigue la excavación.

12.2. Tablestacas

Las tablestacas resultan más económicas que los pilotes laminados y se utilizan en las excavaciones para edificios.

Fig. 12.4. (a) Etapa 1 – Perforación del orificio. Se coloca la tablestaca en el orificio. Se rellena con concreto. En general el espaciamiento de los pilotes es de 6 a 8 pies (1.80 a 2.40 m) de centro a centro (b) Etapa 2 – Excavación para la primera hilera de atiesadores. Se preesfuerzan los atiesadores. Se pone un encostillado de madera entre las tablestacas. (c) Etapa 3 – Excavación e instalación de la segunda hilera de atiesadores.

Los tablestacas son vigas fuertes colocadas verticalmente a lo largo del perímetro de la excavación. El espaci8amiento entre tablestacas puede variar de 4 ó 5 pies a 10 ó 15 pies (1.20 ó 1.50 m a 3.00 a 4.5 m).

En la mayoría de los casos, se pone un encostillado entre las tablestacas, que puede consistir de tablas; pero, otras veces, es de placas de concreto precolado o de concreto colado in situ. Si se utiliza concreto colado in situ, puede ser el muro final permanente del edificio.

En algunos casos, el suelo es suficientemente firme para el enlace entre los pilotes. En esos casos, puede no

utilizarse el encostillado. Si no se usa, el suelo que se encuentra entre los pilotes puede protegerse contra la desecación. La protección puede consistir en una aspersión de compuestos químicos o un recubrimiento con materiales plásticos o gunite. Además, es conveniente protegerse contra la posibilidad de que alguna porción de tierra caiga del frente vertical. Esto se evita colgando una malla de alambre o mediante material para cercas, a lo largo del frente, sujeto a los pilotes. En orificio, por encima del nivel de cimentación, se puede rellenar con tierra o con concreto delgado, de baja resistencia, que se pueda retirar con facilidad, al colocar el encostillado.

A veces, se perforan orificios para cada pilote, utilizando una perforadora barrenadora; pero la tierra no se saca del orificio. La perforación previa hace que resulte más fácil hincar los pilotes verticalmente.

12.3. Recubrimientos.

El recubrimiento puede consistir en pilotes laminados, encostillados de madera entre tablestacas o tablas mantenidas contra los bordes de zanjas. En recubrimiento impide que la tierra se desplome de los cortes verticales y puede apoyarse contra el frente vertical con suficiente fuerza para evitar una falla de deslizamiento o corrimiento. En la figura 12.1. se muestra una de esas superficies de falla.

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Por lo común, el encostillado se pone detrás de los bordes de tablestacas. Al poner encostillados y tablas de madera, es necesario que el recubrimiento esté apoyado firmemente en el suelo. El suelo, en su lugar tiene cierta resistencia; sin embargo, muchos suelos, tales como los arcillosos y los limosos, pierden resistencia cuando se les permite cierto deslizamiento y se desarrolla un plano de fractura. Por lo tanto, el recubrimiento se debe presionar firmemente contra el suelo para evitar que se inicie el deslizamiento. Entonces la resistencia del suelo ayuda a resistir los corrimientos. No obstante, si el suelo se desliza, aunque sólo sea una o dos pulgadas (2.54 ó 5.08 cm) en el hueco que se encuentra tras un recubrimiento flojo, habrá perdido gran parte de su resistencia natural y ejercerá mayor presión contra el recubrimiento. Cuando las excavaciones excesivas hacen que los recubrimientos queden flojos, será preciso utilizar un relleno, concreto o bloques de madera, detrás de las tablas del recubrimiento, para que éstas se apoyen firmemente contra el frente del suelo.

Si se produce algún ligero desplazamiento, aunque sólo sea de una pulgada (2.54 cm), los bloques de material pueden estirarse, haciendo que se produzcan agrietamientos. Esto puede causar daños a pavimentos o estructuras adyacentes. Lo que es todavía peor es que el suelo agrietado actúa como una esponja durante las lluvias, absorbiendo agua con rapidez, haciéndose más pesado e imponiendo mayores cargas al recubrimiento.

El encostillado se debe separar, con aberturas de ½ a 1 pulgada (1.27 a 2.54 cm) entre las tablas, para que el agua pueda correr hacia el exterior. En las aberturas se puede meter tela de saco o arpillera, para dejar pasar el agua, impidiendo que se desprenda la tierra (pérdida de tierra).

A veces, se construyen en hilera, lado a lado, pilotes colados in situ en perforaciones verticales. Estos actúan como una combinación de tablestacas y recubrimiento. En la figura 12.5. se muestra una de estas instalaciones.

12.4. Arriostramientos

Por lo común, los puntales inclinados se colocan en un ángulo de 30 ó 40 grados en relación al plano horizontal (véase la figura 12.6.). Si la excavación no es demasiado amplia, se puede utilizar un apuntalamiento cruzado o transversal.

Las fuerzas que se deben aplicar en el diseño del arriostramiento deberá calcularlas un ingeniero de diseño. En la referencia 17 se presenta un análisis de esos cálculos.

Los puntales deben apoyarse en una zapata o calza, como se muestra en la figura 12.6. El diseño de esas zapatas se analiza en la sección 14.13 del capítulo 14.

12.5. Anclajes

Con frecuencia se colocan anclajes a varios pies por debajo de la superficie del terreno. Estos pueden ser bloque individual o vigas continuas. En general, se pueden diseñar, suponiendo que la resistencia pasiva del suelo sea aproximadamente igual al peso de la cuña del suelo que se impulsaría hacia fuera si el suelo se fractura. Esta “cuña pasiva” se muestra en la figura 12.1. No obstante, para resolver las incógnitas en las variaciones de las condiciones de los suelos, es práctica común utilizar un factor de seguridad, dentro de la gama de 1 ½ a 2, al diseñar loa anclajes. Por consiguiente, la geometría del anclaje debe ser tal que tienda a arrastrar hacia fuera una mayor cuña de tierra.

Fig. 12.6. La calza o zapata puede ser de madera, acero y concreto, pilotes, pilotes de escarpes o pilotes laminados. Cuando es posible, lo mejor es el apuntalamiento contra una cimentación interna permanente.

En las excavaciones profundas resulta conveniente colocar anclajes que se instalan con equipos perforadores. Estos anclajes empotrados pueden extenderse hasta el hecho rocoso y afianzarse a él. Como alternativa, los anclajes empotrados pueden extenderse mucho al interior del suelo y obtener su resistencia de la fricción entre el suelo y un

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cilindro de concreto. Esto se indica en la figura 12.7. Una tercera alternativa consiste en acampanar un anclaje circular, utilizando una herramienta acampanadora especial. Este método se muestra en la figura 12.7. y se describe en la página 375 de la referencia 17. El tamaño o la longitud de los anclajes que se extienden al interior de las rocas o del suelo, dependerá de la resistencia de las rocas o del suelo de que se trate. Todos los anclajes deben extenderse por detrás de una línea que puede definirse como la “línea tras la cual no es probable que ocurra una fractura”. Si se examina el dibujo de la figura 12.7, se verá que la línea a lo largo de la cual es más probable que ocurra una fractura, puede ser la A. Un cálculo de estabilidad indicaría que el factor de seguridad es 0.7.

Más atrás, en la línea B, la fractura es menos probable. En este punto, el factor de seguridad puede ser de 1.0.

Todavía más atrás, en la línea C, las fracturas son muy improbables. En este punto, el factor de seguridad puede ser de 1.5.

Fig. 12.7. Selección de profundidades de empotramiento para sistemas perforados de anclajes.

En relación con el factor o el grado de seguridad que se desee, se escogería una línea como la C como zona segura contra los deslizamientos o como “la línea tras la cual son improbables las fracturas”.

El anclaje debe obtener su resistencia del suelo o la roca que se encuentra detrás de la línea C.

La resistencia crítica de un cilindro de concreto se puede estimar como el área perimetral del cilindro por la resistencia al corte del suelo, a lo largo del cilindro de concreto. Como ejemplo, supóngase que se tiene:

Resistencia del suelo = 1,000 lb/pie2 (4,880

kg/m2) en promedio, a la profundidad del

anclaje.

Diámetro del anclaje = 1 pie (30 cm); área superficial = 3 pies (0.90 cm) por pie de longitud (30 cm).

Capacidad deseada = 50,000 lb (22,700 kg).

Factor de seguridad deseado = 1.5.

Longitud requerida = 25 pies (7.5 m).

En el caso de un anclaje acampanado, la profundidad por debajo el nivel del terreno influye considerablemente en la capacidad de carga. Supóngase que a la profundidad de que se trata, la capacidad de carga equivale a 20,000 lb/pie

2 (97,650 kg/m

2). Entonces, el tamaño del

anclaje será de

Área = 3.75 pies2 (0.349 m2); diámetro = 27 pulg. (68 cm).

En la mayoría de los trabajos se realizan pruebas de extracción para verificar la capacidad de los anclajes.

La construcción de anclajes requiere capacidad, experiencia y un suelo de tipo conveniente. Las características del suelo que se requieren incluyen:

1. El suelo debe ser suficientemente firme para que un orificio se mantenga abierto, sin desplomes.

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2. El orificio debe estar seco aunque con alguna modificación de los métodos de construcción es posible desarrollar un anclaje satisfactorio, cuando el orificio se encuentre por debajo del nivel freático.

3. Que no haya peñasco o bordes de rocas que dificulten la perforación o desvíen las barrenas, haciendo que los orificios sean irregulares.

En la mayoría de los casos, se considera que los anclajes son temporales y útiles para mantener las excavaciones abiertas durante las operaciones de construcción. No obstante, a veces es conveniente que los anclajes sean permanentes. En este caso, lo primero que necesita es que la varilla de acero esté bien cubierta de concreto o con alguna otra protección, para resistir el deterioro.

Las varillas de anclajes llevan por lo común cargas del orden de 30,000 hasta 100,000 libras (13,620 a 45,400 kg). Las cargas más comunes son del orden de 50,000 libras (22,700 kg). Las varillas suelen tener 1 pulgada de diámetro y se hacen de acero de alta resistencia. Por lo común, el espaciamiento horizontal entre varillas de anclaje suele ser de 8 a 15 pies (2.40 a 4.5 m). Cuando se requieren excavaciones profundas, los anclajes se pueden colocar en hileras, unos debajo de otros. En general el espaciamiento vertical entre anclajes es dl orden de 6 a 8 pies (1.80 a 2.40 m). Véase las referencias 23 y 24.

La fórmula que sigue se puede utilizar para determinar la profundidad de empotramiento que se requiere para resistir las cargas laterales cuando no hay en la superficie del terreno ninguna limitación como, por ejemplo, un pavimento rígido. Véase la sección 12.6, que sigue.

12.6. Puntales de erección libre.

A veces se utilizan tablestacas para mantener el apuntalamiento como postes libres (véase la figura 12.8). El puntal desarrolla resistencia contra las inclinaciones debidas a la resistencia pasiva del suelo. Hay varios métodos para calcular la resistencia contra las inclinaciones. Algunas de esas fórmulas se denominan de astabandera o mástil (véase la fórmula siguiente y la figura 12.8).

Fig. 12.8. Fórmula de astabandera o mástil para calcular la resistencia a la torsión (del Uniform Building Code).

EN DONDE A = 2.34 P/S1b.

P = Fuerza lateral aplicada, en libras.

S1 = Presión lateral permisible de carga del suelo, basada en una profundidad igual a un tercio de la profundidad de empotramiento.

b = Diámetro de zapata o poste redondo o dimensión diagonal de una zapata o un poste cuadrado (en pies).

h = Distancia en pies de la superficie del terreno al punto de aplicación de P.

d = Profundidad de empotramiento en pies; pero no por encima de 12 pies, para calcular la presión lateral.

A

hAd

36.411

2

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12.7. Presiones geológicas

12.7.1. Tipos de suelos.

Las presiones geológicas ejercidas sobre los sistemas de apuntalamiento y arriostramiento dependen mucho del tipo de suelo que se debe retener. En el caso de arena, las presiones se pueden predecir con mucha exactitud y, por lo común, no sufren modificaciones debido a los cambios meteorológicos, precipitaciones pluviales u otros condiciones. Por lo contrario, los suelos arcillosos pueden ser impredecibles. Muchas veces puede hacerse una excavación vertical, hasta la profundidad deseada, de tal modo que el suelo arcilloso se mantenga sin desplomes, sin necesidad de apuntalamiento. Este último se necesita, sobre todo, para evitar los riesgos, cuando la arcilla tiende a secarse y caen bloques de ella al fondo de la excavación. No obstante, si una excavación en arcilla se deja abierta durante varios meses, como es posible que se necesite hacer en un sitio de construcción, puede tener que soportar una gran variedad de condiciones meteorológicas, tales como lluvias, nieves o heladas.

Después de instalar el apuntalamiento, la principal preocupación es la lluvia y la saturación del suelo, que puede hacer que el apuntalamiento pierda resistencia y se haga más pesado. Esto hace aumentar mucho las presiones sobre el mismo.

Suponiendo que se diseñara un sistema de apuntalamiento para retener un talud de arcilla, utilizando una presión líquida equivalente de 30 lb/pie

2 (146 kg/m

2) por pie (30 cm) de

produndidad del suelo, esa misma arcilla, después de su saturación, puede perder la mayor parte de su resistencia y pesar más de 100 lb/pie

2 (488 kg/m

2). La presión combinada del

suelo y el agua puede llegar a ser del orden de 70 u 80 lb/pie2 (341 ó 390 kg/m

2) por pie (30

cm) de profundidad. Esto es más del doble de la presión de diseño original.

Pueden presentarse riesgos todavía mayores en el apuntalamiento de suelos expansivos, tales como los adobes o las arcillas lodosas y pegajosas. Esos suelos se dilatan cuando se mojan, ejercen presiones reales mayores y tienden a levantarse y extenderse lateralmente. La presión lateral ejercida sobre el sistema de apuntalamiento puede aumentar en varios centenares de libras por pie cuadrado (o kilogramo por metro cuadrado).

12.7.2. Métodos de construcción

Los suelos requieren cierta deformación para desarrollar su resistencia. Esta deformación puede estar en la gama de 0.1 a 1.0% de altura de la excavación. Un sistema flexible, que haga presión constante contra el talud de tierra, pero permita que se produzcan ciertas deformaciones, puede hacer que se obtenga una condición óptima, llamada a veces de presión “activa”. Para esta condición, el sistema de apuntalamiento puede tener la resistencia mínima.

Por otra parte, si el sistema de apuntalamiento es muy rígido y no permite ninguna deformación del suelo, éste permanece en una condición que se denomina “en reposo”. En este caso, la presión ejercida por el suelo sobre el sistema de apuntalamiento puede ser de un 50% a un 100% mayor. Con frecuencia se requieren apuntalamientos rígidos en zonas urbanas congestionadas; de otro modo, la deformación rompería las líneas de servicio público o agrietará los edificios cercanos a la excavación.

El suelo arenoso puede desecarse tras un sistema de apuntalamiento. Si se abren orificios o grietas en el recubrimiento, la arena puede pasar por esas aberturas. La sangría continua del suelo puede socavar grandes bloques que llegan a desarrollar una mayor inestabilidad y ejercer una mayor fuerza sobre el sistema de recubrimiento.

Para los sistemas temporales o permanentes de retención es esencial el drenaje apropiado del suelo retenido. Cuando el recubrimiento se extienda por debajo del nivel freático o cuando se pueda producir una saturación debido a las lluvias, puede ser necesario construir previamente filtros o aliviadores en la arena o la grava.

La construcción del recubrimiento o el encostillado, de tal modo que no esté en contacto uniforme con el talud, es una causa potencial de cambios de la presión del suelo. Esto se describió anteriormente.

12.7.3. Sobrecarga.

Las sobrecargas, que pueden aplicarse debida al amontonamiento de tierras excavada, materiales de construcción apilados o equipos adyacentes al borde de la excavación, pueden imponer cargas mucho mayores sobre el sistema de apuntalamiento. En la figura 12.9 se

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presenta una gráfica que indica los aumentos de la presión lateral, debido a una carga sobre ruedas, colocada cerca de una excavación.

12.8. Zanja de lechada

El método de zanjas de inyección se ha utilizado durante muchos años en Europa. Se introdujo a los Estados Unidos para importantes obras de construcción de presas y, más recientemente, se ha utilizado con buenos resultados en varios grandes edificios comerciales de Nueva York, San Francisco y otras ciudades.

En este sistema, se excava una zanja en secciones y cada una de éstas se mantiene siempre llena de lechada, que es una mezcla de agua y arcilla o lodo. Con frecuencia, el “lodo” es bentonita. Se puede hacer que la lechada sea más pesada, mediante algunos aditivos, como por ejemplo el baroid. La presión hidrostática de la lechada es suficiente para sostener los taludes y evitar que se produzcan fracturas. Además, la costra lodosa que se deposita sobre las paredes de la excavación impide que el agua de la lechada penetre en el suelo y haga que se ablande.

Fig. 12.9. Cargas en los muros, debido a cargas sobre ruedas o zapatas.

Después de excavar la zanja hasta la profundidad deseada, se hace descender al fondo de la misma un tubo-embudo de concreto. Se vierte concreto en el fondo, lo cual hace que éste se eleve gradualmente y llene la zanja, obligando a salir a la lechada. Este método se describe con más detalle en la referencia 26. Uno de los inconvenientes de este método es que las piedras, los antiguos pilotes de madera u otras construcciones crean problemas al efectuar las excavaciones.

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12.9. Muros permanentes.

En algunos casos resulta conveniente, desde el punto de vista económico, hacer los recubrimientos y los encostillados con concreto colado in situ. Posteriormente este concreto se convierte en el muro permanente de los sótanos.

12.10. Excavaciones de zanjas

Cada vez se necesitan zanjas más profundas en más calles de las ciudades, para tender líneas de servicio público, cada vez de mayores dimensiones. Muchas zanjas tienen 50 pies (15 metros) de profundidad. Por lo común, las zanjas profundas se apuntalan

transversalmente conforme se van excavando.

Fig. 12.10. Nota: Diagrama de presión horizontal para la excavación de zanjas en suelos arcillosos. La forma de diagrama de presión varía para suelos distintos. Asimismo, los niveles freáticos más altos que el fondo de la excavación imponen cargas adicionales.

Basándose en mediciones extensas para excavaciones profundas en suelos arcillosos, se elaboró un diagrama de presiones laterales que es muy diferente del sistema común de “equivalencia de líquidos”. Este diagrama se ilustra en la figura 12.10. En las referencias 17 y 18 se da una

descripción más detallada de este método.

Puesto que las zanjas pueden se de gran longitud, a veces de varios kilómetros, la cantidad de apuntalamientos y ariostramientos constituye un gasto considerable. A veces los contratistas inician una excavación de prueba y experimentan con varios métodos de apuntalamiento y arriostramiento, con el fin de descubrir el sistema más viable y económico.

os principales problemas que se encuentran en los proyectos son:

1. Pérdida de tierra adyacente al sistema de apuntalamiento.

2. Torsión grave de los largueros, los puntales trasversales o los contrafuertes de zanjas.

3. Inestabilidad del fondo de la excavación, debido a lo inadecuado del desaguüe.

4. Ablandamiento del fondo de la excavación debido a lo inadecuado del subdrenaje, lo cual hace que las tubería se asienten cuando se rellenan las zanjas.

5. Cimientos de edificios adyacentes, que requieren recalces, apuntalamiento adicional o la estabilización del suelo por debajo de los cimientos.

6. El desagüe constante, durante mucho tiempo, puede hacer descender el nivel del agua bajo estructuras cercanas sostenidas sobre pilotes de madera. Estos pilotes pueden descomponerse durante el “periodo seco” y perder tanta resistencia que se produzcan asentamiento de los edificios.

7. Socavación de planos de deposición, junturas o fracturas en rocas, permitiendo que un bloque de material se deslice hacia abajo, sobre un plano de falla.

En un artículo apareció en la revista Civil Engineering Magazine apareció el siguiente párrafo:

Se considera que los desplomes son la causa principal de muertes entre los trabajadores de la construcción. En una reunión reciente de la Sección de la Construcción del Congreso de seguridad Nacional, se reveló que, en el curso de los últimos años, el desplome de zanjas fue causa de la muerte de más de 125 trabajadores. Una investigación llevada a cabo por la L.B. Foster Company, cuyos resultados se dieron a conocer en lar reunión, reveló que la mayoría de los desplomes se deben a la falta de apuntalamiento, lo inadecuado de los apuntalamientos y el amontonamiento de materiales de excavación demasiado cerca del borde de las zanjas. Se descubrió que la mitad de las zanjas, en lugares donde se produjeron accidentes, no tenían apuntalamientos en absoluto.

Y un boletín de noticias de la Civil Engineering-ASCE, de mayo de 1973, indica:

El año pasado se registraron más de 110 muertes en accidentes que tuvieron lugar en zanjas, en sitios de construcción. Estas y otras estadísticas fueron citadas en una conferencia sobre

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el tema, celebrada a fines del mes de marzo por la Occupational Safety and Health Administration, en Washington, D.C.

La conferencia duró medio día, y asistieron aproximadamente 200 contratistas de la construcción, funcionarios de sindicatos laborales, arquitectos, ingenieros y funcionarios de la OSHA, la conferencia fue acogida como el lanzamiento de una campaña a nivel nacional para reducir el número de muertos y heridos, debido a los desplomes en excavaciones para la construcción.

Como sucede con frecuencia en la construcción, las estadísticas sobre heridos, las cifras de pérdidas de vidas y heridas en esos accidentes, son inadecuadas por muchas razones, incluyendo la disparidad entre los sistemas de información de la mayoría de los estados. De todos modos, Chaid Robbins, secretario adjunto del Trabajo de la OSHA, declaró que se produjeron “más de 110” muertes en ese tipo de accidentes, en el último año, junto con muchos heridos y accidentes casi fatales. Al igual que el Secretario del Trabajo Peter J. Brennan Robbins declaró que “una de las tareas más importantes del Departamento de Trabajo” es el hacer hincapié en lo serio de los accidentes debidos a desplomes y su prevención.

Las exposiciones hechas por numerosos oradores, además de algunas diapositivas y una película de la Associated General Contractors Labores Union, puso de manifiesto que se trata de un problema respecto al que existe casi un completo acuerdo de todas las partes y para cuya resolución se han hecho ya considerables esfuerzos. Leonar E. Dodson, presidente de la Olson Construction Co., de Lincoln, Nebraska, hablando por cuenta de la AGC, indicó que se habían establecido numerosos cursillos breves en todo el territorio de los Estados Unidos, para dar “cursos” de un día a capataces de la construcción y otras personas, sobre el apuntalamiento adecuado de las zanjas y los métodos de protección. W. Vernon Reed, hablando en nombre del departamenteo AFLCIO Building Traders, respaldó con entusiasmo los esfuerzos hechos en este sentido por los contratistas y la OSHA, y añadió que los sindicatos respaldarán lo que denominó “pena capital” (pérdida del empleo) para los miembros que no respeten las reglas de seguridad de sus patrones . “Los sindicatos no se sienten entusiasmados al tener que proteger a quienes no siguen las órdenes relativas a la seguridad “, declaró Reed, funcionario de la Laborers International Unión (Sindicato Internacional de Trabajadores), agregó que las “acciones de trabajo” de sindicato (manifestaciones y otras presiones) “no eran razonables, cuando las cuestiones relativas en la seguridad no van de acuerdo con lo planeado”.

El representante de los trabajadores dijo que la mayoría de los accidentes en los trabajos de construcción parecen afectar en los últimos años a trabajadores cada vez más jóvenes.

Lo que surgió como el tema principal en la reunión fue la necesidad de adiestramiento, sobre todo para los pequeños contratistas, además de la necesidad de una planeación cuidadosa de ingeniería en cualquier trabajo de excavación, incluyendo estudios de suelos para determinar el tipo de tratamiento, apuntalamientos, arriostramientos, cálculo de pendientes de taludes, etc., que puedan necesitarse para que las excavaciones resulten más seguras.

12.11. Resumen.

Los puntos principales de este capítulo son los siguientes:

HECHOS : Con frecuencia se producen desplomes. Los periódicos y las revistas

especializadas presentan muchos relatos sobre desplomes y fallas en los apuntalamientos. Los sistemas de apuntalamientos deben construirse mejor que en el pasado. El sistema de apuntalamiento debe ser un trabajo de cooperación entre el constructor y el diseñador.

ATENCIÓN A : Apuntalamientos flojos, que permitan amplios movimientos de grandes bloques de tierra. Es preciso observar la iniciación de los movimientos: Las señales incluyen hundimientos cerca del sistema de apuntalamiento, agrietamientos del terreno, ruidos frecuentes y la fractura del sistema.

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RELLENOS

Es probable que en la mayoría de los trabajos ordinarios de construcción, la operación de relleno sea una de las más importantes del terraplenado a la que se presta menos atención. Esto incluye los rellenos en torno a muros de sótanos y sobre líneas subterráneas de servicio público. Con frecuencia esos rellenos adquieren importancia debido a que hay muchos que se hacen con poco cuidado y ello causa la rotura de tubería de agua y, asimismo, asentamientos de losas de pisos, aceras o banquetas, calles y carreteras, lo que produce muchas demandas judiciales en contra de los contratistas.

Los rellenos se deben poner en espacios restringidos, lo que limita las posibilidades de selección de equipos, y se deben compactar con equipos mecánicos, tales como pequeños compactadores de pata de cabra, rodillos vibratorios o pequeñas aplanadoras de llantas de hule.

Cuando el espacio es aún más limitado, con frecuencia se utilizan pisones “simples” o “triples” de Ingersoll-Rand, o bien, martinetes o pisones Barco o Wacker.

En circunstancias especiales, por ejemplo en suelos arenosos limpios, los rellenos se pueden compactar por medio del chiflonado. Sin embargo, en la mayoría de los casos, el anegamiento, el chiflonado o la inundación producen rellenos e baja densidad que casi siempre se asientan posteriormente.

13.1. Selección del material.

Los rellenos en torno a las estructuras tienen un volumen relativamente pequeño. Por consiguiente, el costo del material parece pequeño en comparación con el tiempo de mano de ora y equipo que se requiere para compactarlo en su lugar. A menudo, desde el punto de vista económico, es más conveniente adquirir material de buena calidad, que pueda compactarse con facilidad, en lugar de emplear materiales excavados en el sitio mismo, cuya compactación resulte difícil.

13.2. Rellenos detrás de muros.

Los rellenos detrás de los muros se encuentran generalmente en zanjas profundas y angostas, por lo que el problema principal consiste en lograr hacer descender a los hombres y el equipo hasta el punto en que debe efectuar el trabajo. En general se utilizan pisones manuales, tales como los “powder puff” de Ingersoll Rand, los Barco, los Wacker y otras máquinas similares. En la mayoría de los casos los ingenieros especifican que el relleno debe hacerse por medio de métodos mecánicos. Para realizar un relleno con palas en forma manual, dejando una buena compactación se necesita energía y una gran cantidad de trabajo. La mayoría de las tierras no se compactan al caer a un agujero, ni mediante la anegación o el chiflonado. Sólo muy de vez en cuando las condiciones del suelo son “apropiadas” para que el chiflonado dé buenos resultados (véase la sección 13.4.).

En algunos casos, la parte inferior de las excavaciones angostas se rellena dejando caer grava menuda. En cuando el relleno esté o suficientemente alto para permitir el trabajo normal, se apisona la grava y, a continuación, se van echando y compactando capas de tierra, hasta completar el relleno.

Es importante que los rellenos de tierra se pongan en estratos o capas, de manera similar a como se efectúan los terraplenados de nivelación de terrenos en general, como se describe en el capítulo 23. En general, las capas deben ser del orden de 6 a 8 pulgadas (15 a 20 cm) de espesor y se deben apisonar cada una de ellas individualmente, antes de aplicar la siguiente. Cuando la zona de trabajo llega a tener 5 ó 6 pies (1.5 ó 1.8 m) de anchura, podrán utilizarse, con mayor eficiencia, muchos tipos de pequeños compactadores o apisonadoras. Los equipos típicos incluyen máquinas vibratorias del orden de 3 pies (0.90 cm) de anchura. Los fabricantes de esos equipos aparecen en la lista que se da en la referencia 27.

Además, es posible utilizar una máquina en la parte superior del talud, con un aguilón que descienda en el orificio o la zanja, con un pisón vibratorio fijo al aguilón. Esas máquinas pueden llegar hasta profundidades de 20 pies (6 metros). Su empleo es más eficiente que la compactación con pequeñas máquinas manuales, además de que aumentan la seguridad, puesto que no es necesario que haya ningún trabajador en el fondo de la excavación.

Después de que los muros de un sótano se hayan colado y descimbrado, la zanja angosta entre el muro y el frente de la ladera de la excavación puede ser peligrosa. En la mayoría de los estados, una zona restringida por paredes de sótanos adyacentes a un talud se considera

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como una zanja y las leyes de seguridad se aplican a los hombres que trabajan en ella, en la misma forma que a quienes trabajan en zanjas para tuberías.

Al colocar y compactar el relleno, se desarrollan presiones laterales sobre el muro del sótano. Por lo común, el muro suele ceder un poco. Esa cedencia casi siempre es pequeña, probablemente de menos de 1/10 del 1% de la altura del muro. En un muro de 20 pies de profundidad (6 m), la cedencia del muro puede ser de ¼ de pulgada (0.6 cm). La compactación del suelo, detrás de la pared, puede ejercer una presión muy fuerte sobre el muro. Por lo tanto, con frecuencia suelen ponerse apuntalamientos para retener los muros, mientras se ponen los rellenos. Una buena alternativa es poner en su lugar las losas internas de pisos, como apuntalamientos transversales, antes de poner el relleno.

A veces, los ingenieros de suelos cometen el error de calcular las presiones laterales que se ejercen sobre un muro de retención, tomando en consideración los suelos naturales que existen antes de iniciar la construcción; sin embargo, al efectuar la construcción, se suele retirar por completo el suelo original. Se levanta el muro y se pone como relleno compactado, detrás de la pared, parte del suelo retirado o algún otro material. Las presiones laterales que este relleno compactado ejerce sobre el muro son las más importantes. Por lo tanto, el muro no se puede diseñar en forma adecuada en tanto el diseñador no sepa cómo será el relleno. En general esto se resuelve exigiendo que se utilice como relleno el suelo original, o algún material superior, y que s compacte hasta alcanzar una densidad especificada. Cuando el suelo natural sea limoso o arcillosos, o cuando esté húmedo y resbaladizo, las especificaciones pueden exigir que se usen otros materiales. En general los materiales de relleno se describen en las especificaciones por medio de tamaños de mallas de tamices o utilizando las designaciones propias de cada localidad. Las especificaciones típicas para materiales de rellenos importados son como sigue:

De preferencia el material debe ser arena o arena y grava, sin que pase más del 20% por un tamiz de malla 200.

El relleno estará libre de grumos, madera, desechos de mampostería u otros materiales perjudiciales; se deberá compactar en capas que no sobrepasen 8 pulgadas (20 cm) de espesor, a una densidad de 90% del máximo determinado por el Método AASHO Modificado de Pruebas de Compactación (Modified AASHO Meted of Compaction Testing).

Muchos muros son impermeables y llevan drenes al pie, como se indica en la figura 13.1.

Fig. 13.1. Falla de un buen sistema de drenaje, debido a un relleno inadecuado.

El relleno se pone en capas y se compacta; sin embargo, el relleno compactado puede contener una capa de suelo limosos y arcilloso apisonado, como se muestra en la

figura 13.1. Esa capa detendrá el flujo natural del descenso del agua, que se quedará estancada en el estrato de arcilla. Debido a esto, el agua se acumulará sobre la capa de arcilla y puede encontrar alguna falla en la impermeabilización del muro, lo cual causaría que ésta se filtrara por la pared.

En el caso de los sótanos que se extiendan por debajo del nivel freático del terreno, será necesario utilizar drenajes durante la construcción. Por lo común, se instalan “web points”, posos profundos, zanjas perimetrales y sumideros u otros sistemas, para hacer descender el nivel del agua. La tendencia del agua a acumularse a los lados de las excavaciones será un problema al tratar de colocar un relleno bien compactado. Por consiguiente, un buen método para resolver esta dificultad consiste en utilizar grava menuda o arena limpia para rellenar los primeros pies (metros). En caso necesario, se pueden instalar temporalmente pequeños cárcamos, para poder bombear hacia fuera el exceso de agua.

13.3. Relleno para grandes alcantarillas.

A menudo se utilizan grandes alcantarillas de metal corrugado bajo las carreteras. El metal corrugado es muy flexible y no tiene resistencia suficiente para actuar como puente. Por consiguiente, su estabilidad depende, en gran parte, de la resistencia del relleno del suelo que

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lo rodea. Los procedimientos específicos de construcción para la colocación de esos rellenos se dan en manuales, tales como el de la referencia 28.

13.4. Rellenos en zanjas de líneas de servicios públicos

Las zanjas para líneas de servicios públicos se abren en los sitios de construcción en las calles, a través de éstas y en todo tipo de terreno. Hay muchas teorías relativas a la construcción y el relleno de las zanjas para tuberías.

El lecho y el soporte de las tuberías son muy importantes. En la mayoría de los casos, las tuberías mismas se diseñan estructuralmente para soportar sólo el peso del suelo bajo el que se encuentran, con cierta ayuda del suelo de apoyo. En estos casos, la conformación del fondo de la zanja para que se ajuste al contorno de la tubería u otros métodos para dar apoyo al tercio o la mitad inferior de la tubería, son muy importantes para evitar que las tuberías se hundan y fracturen. En la figura 13.2. se dan varias secciones de corte transversal de lechos para tuberías. En las referencias 28 y 29, de los capítulos 24 y 25 se presentan estudios detallados de la preparación de los lechos de zanjas para recibir tuberías.

Desde el punto de vista económico, a veces se considera más conveniente invertir un poco más en la tubería misma, que se fabrica para que tenga mayor resistencia estructural, par soportar toda la presión que ejercen los suelos que la recubren, aún cuando se apoye sólo en una superficie dura y plana. De este modo, se pueden eliminar los procedimientos especiales de preparación de los lechos, los cuidados especiales y los procedimientos para poner el relleno en torno a las tuberías y por encima de ellas.

Fig. 13.2. Lechos para tuberías. Si se desea más información al respecto, véanse las referencias 28 y 29.

Las excavaciones para instalar tuberías se pueden cortar verticalmente o con taludes. Las excavaciones verticales requieren que se retiren cantidades menores de materiales y se pueden cortar con zanjadoras o excavadoras de cangilones. No obstante, la mayoría de las zanjas, para no tener que apuntalarlas. La forma de la excavación puede tener efectos importantes sobre la carga que impone el relleno a la tubería y, a veces, las especificaciones exigen formas especiales.

El apuntalamiento de las zanjas se especifica, con diseños típicos, en los códigos federales estatales de seguridad; sin embargo, hay cierto margen de libertad con respecto a dichos códigos, porque no tienen definiciones muy específicas sobre las condiciones de los suelos. Hay gran cantidad de suelos diferentes entre los “duros” y los “blandos”. Por ende, el contratista tiene considerable libertad para escoger un sistema de apuntalamiento y debe tomar varias decisiones al respecto.

Para las zanjas profundas, los datos proporcionados por ingenieros de suelos pueden ser muy útiles al preparar los diseños de las zanjas. Como una alternativa, se pueden hacer experimentos. Se excavan zanjas de prueba, apuntalándolas mediante algún diseño dado, para ver si funcionan. Si se presentan dificultades, puede probarse algún diseño modificado. Las presiones laterales sobre el apuntalamiento, en seco, pueden ser el orden de 20 a 30 lb/pie de profundidad, No obstante, por debajo del nivel freático, esas presiones se pueden hacer tres veces mayores, del orden de 70 a 80 lb/pie por pie de profundidad (32.23 a 36.83 kilográmetros por metro de profundidad).

En las tuberías, el relleno se pone tradicionalmente echado la tierra y anegando o chiflonando el suelo para provocar su asentamiento; sin embargo, con los años, se ha descubierto que, en general, esos rellenos se asientan y hunden. Cuando se encuentran bajo carreteras, el

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pavimento requiere reparaciones continuas y las superficies son irregulares y poco satisfactorias para los automovilistas.

¿Cuándo se puede utilizar el anegado o el chiflonado? En general se ha descubierto que los suelos de arena limpia se compactan relativamente bien mediante el anegado y el chiflonado. Si el suelo del fondo de la zanja es de arena de drenaje libre y el nivel freático se encuentra por debajo del fondo de la zanja, el agua del chiflonado fluirá hacia abajo, a través del material del relleno y más allá del fondo de la zanja. En general el drenaje descendente compacta más o menos bien los rellenos de arena. En esas condiciones, las pruebas hechas con rellenos de arena suelen producir una compactación del 85 al 90% de la base del método AASHO modificado. No obstante, el chiflonado no resulta muy eficiente para los rellenos de limo, arcilla, o arena que contenga ciertas cantidades de limo o arcilla. Esos rellenos permanecen blandos y húmedos durante cierto tiempo y las densidades de prueba suelen indicar una compactación inferior al 85%.

En San Luis, un comité de la American Society of Civil Engineers realizó un estudio de las prácticas de relleno, durante 5 años. El informe presentó las conclusiones siguientes:

1. El pisón mecánico (manual) es relativamente poco eficiente para obtener densidades satisfactorias en seco, en rellenos con suelos cohesivos, para utilizarlo bajo aceras o banquetas, pavimentos y estructuras ligeras.

2. El compactador móvil de zanjas (en ciertas condiciones y con algunas limitaciones) puede producir densidades en seco satisfactoria en rellenos con suelos cohesivos que vayan a utilizarse bajo pavimentos y estructuras ligeras.

3. El método de compactación por chiflonado de los suelos cohesivos y las zanjas no produce densidades en seco que sean satisfactorias para utilizarlas bajo aceras o banquetas, pavimentos y estructuras ligeras, durante un periodo razonable.

Para los rellenos en las calles, es común que varios pies (metros) del fondo se pongan en capas bastante gruesas, de hasta 2 pies (0.60 m) de espesor, con una compactación ligera. No obstante, los 2 ó 3 pies (0.60 ó 0.90 m) superiores, inmediatamente pro debajo del pavimento, se deben compactar hasta el 90%. Es muy común considerar el pavimento como provisional y será preciso efectuar repavimentaciones y reparaciones en el futuro, cuando se produzcan asentamientos.

En los rellenos de zanjas para tuberías, en el campo abierto, el material de relleno se suele echar suelto y se aplano la superficie; sin embargo, para los cruces de carreteras se requiere compactación. En los creces de vías del ferrocarril, o autopistas, es común abrir túneles con perforadoras barrenadoras.

Cuando las tuberías se encuentren bajo cimientos de estructuras u otras instalaciones que no permitan que se produzcan asentamientos, es necesario poner el relleno en capas delgadas, de 6 a 8 pulgadas (15 a 20 cm) de espesor, compactando todas y cada una de las con equipos mecánicos. Esas condiciones, se requiere el empleo de equipos mecánicos, incluso en los suelos arenosos. Por asegurarse de que la compactación sea adecuada.

13.5. Tuberías sumergidas

Es muy difícil construir líneas de tuberías en condiciones de inmersión. Además, puede resultar difícil mantener las tuberías en el fondo. Con frecuencia, al estar vacías, las tuberías y los depósitos enterrados se salen a la superficie, debido a un alto nivel freático del terreno. Por esta razón se creó el sistema de web points, que es el que se emplea comúnmente. Este es el mejor de todos los sistemas para desaguar líneas de tuberías en forma temporal, para estabilizar las excavaciones y para permitir la colocación y la compactación de los rellenos.

A veces, se construyen líneas de tuberías, poniendo una base de grava bajo ellas y colocando bombas sumergibles en la grava con el fin de extraer el agua. Esto da buenos resultados en muchos suelos; pero, en algunos casos, el ascenso del agua a través del suelo puede azur un ablandamiento del fondo de la zanja, lo que provoca ondulaciones y demandas judiciales.

Con frecuencia se colocan tuberías de gran tamaño, tales como los oleoductos, efectuando amplias excavaciones, sujetando las tuberías en su lugar por medio de anclajes atornillados y echándoles encima material suelto de relleno. A continuación, se llevan a cabo la renivelación y el aplanado, para compensar los asentamientos del relleno. Este método da resultado en las zanjas en campo abierto; pero no bajo los pavimentos.

Para compactar los rellenos en zanjas se utilizan muchos tipos distintos de equipos. En el fondo de la zanja y en torno a la tubería, puede echarse el material de relleno a pala o

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introducirlo con palos, o compactarse con pequeños vibradores o pisones manuales. Cuando el relleno recubre la tubería por completo, se pueden usar pequeños vibradores. Cuando el relleno esté ya a 1 ó 2 pies (0.30 ó 0.60 m) por encima de la tubería, se acostumbra utilizar aplanadoras de ruedas de hule, pequeños tractores o apisonadoras de tambor vibratorio. Cuando el relleno está a una distancia de la superficie de 2 ó 3 pies (0.60 ó 0.90 m), es común el empleo de equipos más pesados, tales como los compactadores de pie de cabra o las apisonadoras de redas de camión.

En las zanjas verticales, la porción inferior del relleno se compacta con pequeñas herramientas manuales y sólo los últimos 2 ó 3 pies (0.60 ó 0.90 cm) se compactan con equipos mecánicos pesados.

Es difícil humedecer o acondicionar en alguna otra forma el material de relleno “situado” al fondo de una zanja. Por consiguiente, cuando se deba desecar el suelo, humedecerse, etc., esos cambios tendrán que hacerse en la superficie, antes de echar el material al fondo de la zanja. En la superficie hay espacio para utilizar camiones con barras rociadoras para humedecerlos suelos y herramientas escarificadores para mezclar los materiales.

Las rocas pueden causar dificultades en los rellenos, puesto que rompen las cubiertas protectoras. Mientras la tierra excavada se encuentre en la superficie, se puede seleccionar material libre de rocas, para ponerlo en torno a las tuberías. De otro modo, será preciso que la cubierta de la tubería sea más gruesa o que tenga alguna otra protección.

13.6. Resumen.

Los puntos más importantes de este capítulo son los siguientes:

HECHOS : Los rellenos son un problema para los contratistas. En general no se hacen en serie y resulta costoso mantener ociosos los equipos de compactación, en espera de que se vuelva a hacer algún relleno. Con frecuencia la lluvia cae en las zanjas cuando es preciso poner el relleno, por lo tanto, los rellenos están casi siempre sueltos y se asientan, lo que provoca desacuerdos con los propietarios.

ATENCIÓN A : 1. Contratos para terrenos con niveles freáticos elevados.

2. Taludes muy escarpados o paredes de zanjas con suelos que “se desprenden” o con agrietamiento en la superficie, a poca distancia del borde del talud.

3. El material de relleno demasiado húmedo o excesivamente seco, con el que será difícil trabajar en una zanja.

4. Piedras grandes y cortantes en la tierra, pueden crear dificultades al efectuar el relleno.

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TEMA: TRAZADO Y REPLANTEO - NIVELACIÓN

REFER: CIMIENTOS – A. HIDALGO B. – CEAC



REPLANTEO DE CIMIENTOS

Replantear cimientos es trasladar al terreno los datos del plano de cimentación del proyecto. Para ello hay varios sistemas, pero el que más cómodo y exacto nos ha parecido siempre, es el utilizado por camillas.

Pero en el ejemplo que vamos a exponer, no nos limitaremos al edificio urbano de fácil solución, sino a ese tipo de construcción actual donde las casas, al agruparse por cientos, la línea recta tiene una importancia vital, ya que las fachadas, principalmente las que dan a la calle, tienen que pañear unas con otras en forma correcta e impecable, siendo motivo de orgullo para el que lo realiza, cuando, desde una esquina se ven todas las fachadas confundidas en una línea vertical perfectamente aplomada.

Para realizar un buen replanteo, lo primero de que tendremos que proveernos es de una cinta metálica, a ser posible de 50 metros. Esta tiene la ventaja sobre las demás de que su variación es inapreciable a los cambios de temperatura y podemos trabajar aun cuando la lluvia humedezca el suelo. También dispondremos de una docena de jalones de dos metros, estacas, listones de madera para camillas, martillo, clavos y cuerdas de albañil en cantidad suficiente para lo que queremos realizar.

EJEMPLO DE REPLANTEO

En posesión del plano de ordenación (fig. 33) observamos que representa una serie de casitas para colonos con los anexos de dependencias agrícolas y un extenso corral, cuyas parcelas o solares miden entre ejes 18 x 40 metros. Este grupo está situado a 30 metros del eje de la carretera y paralelo al mismo, teniendo su arranque a partir del hito del km 92.

Procederemos así:

1° Si la carretera es de 8 m, escantillaremos 4 en los puntos A y B.

2° Con una cuerda uniremos A con B, con los que obtendremos el eje de la carretera.

3° En el punto C haremos una escuadra con el 3, 4, 5 o múltiplos de estos números, que no es más que un triángulo cuyos catetos miden 3 y 4 metros respectivamente, teniendo 5 metros la hipotenusa (Fig. 34).

4° Obteniendo el punto D, situaremos dos jalones, uno en C y otro en D, con los que podremos tirar líneas hasta los puntos H y E (Fig. 35), los cuales fijaremos exactamente midiendo 30 y 40 metros, respectivamente, según el acotado del plano.

5° Para obtener el punto F (Fig. 33) mediremos, a partir del C, los 144 metros que nos piden.

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6° También, y desde el punto F y para conseguir el I y el G, operaremos de igual forma que lo descrito en el apartado 4°.

7° Con una cuerda uniremos los puntos E, G, H, I, cuyo resultado serpa un rectángulo.

8° Desplazándolas del eje una distancia suficiente para que luego no estorben al excavar las zanjas, situaremos las camillas de replanteo cada 18 metros, los que, a su vez, nos servirán de comprobación si el trabajo está bien realizado.

Para el replanteo de las casas de los diferentes tipos, recurriremos a los planos de cimentación, cuyo replanteo no ofrecerá dificultad si nos limitamos a ejecutarlo tal y como lo hemos hecho para su conjunto, máximo cuando tantos puntos y líneas tenemos ya como referencia.

Sea la figura 36 el plano de cimiento de una casa tipo A. Inmediatamente observamos que su escuadra principal se corresponde exactamente con la formada en el plano de ordenación por el ángulo E, H, I, bastándonos, por lo tanto, medir desde el punto H y hacia el E los 7´50 metros para volver inmediatamente después al punto H y medir con dirección al I los 7 y 4 metros respectivamente, donde situaremos las camillas correspondientes, desde las cuales realizaremos nuevas escuadras hasta conseguir el conjunto de la figura 37.

Una vez clavadas las camillas en el terreno, señalaremos en las mismas el ancho de la cimentación (en nuestro caso 0´70 m) y uniremos las señales por medio de cordeles. Una vez realizado esto, con la punta de un pico o con cal, señalaremos en el terreno las zanjas de cimentación. Quitaremos después las cuerdas y ya podemos dar la orden de comenzar la excavación, no sin antes advertir al personal que respete las camillas, pues se da el caso, harto frecuente, de que éstas, o son arrancadas o quedan enterradas con los productos de la excavación, lo que significa, al poner miras para levantar muros, tener que volver a replantear, con la consiguiente pérdida de tiempo, errores, etc., mientras que, con la camilla intacta, el oficial de miras tendrá seguridad en su trabajo.

Una regla general y común para todos es la de cotejar los planos de cimientos con los de planta, pues se nos ha dado frecuentes casos de que uno y otro no se correspondían entre sí, bien por error del proyectista o bien por parte del delineante que los dibujó, lo que después da motivos a rectificaciones que en materia de cimientos puede resultar peligroso por los añadidos y pegados que hay que realizar sobre el hormigón ya fraguado y endurecido, cuando lo ideal es la continuidad monolítica de la cimentación.

SISTEMA PRÁCTICO PARA EL REPLANTEO DE ESCUADRAS EN EL TERRENO

Anteriormente nos hemos referido varias veces a la realización de escuadras y éstas podrán parecer complicadas para aquellos quienes se inicien en el oficio, por cuya circunstancia expondremos un método mucho más sencillo que simplifica extraordinariamente esta operación.

Supongamos (Fig. 38) que tenemos ya clavadas en el terreno las camillas A y B y que en el punto C tenemos que levantar una escuadra.

1° Con cuerda de albañil bien tensada uniremos los ejes de las camillas A y B.

2° A derecha e izquierda del punto C escantillaremos, con la cinta métrica, 4 metros, con lo que nos habrán salido dos nuevos puntos: el D y el E. Estos puntos estarán representados por estacas en cuya testa se habrá clavado un clavo sin terminar de embutir en la madera, cuando (de esto depende el éxito de la operación) de que el referido clavo sea vertical y a efe de la cuerda AB.

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3° Tomando un número cualquiera – por ejemplo el 12, situaremos la anilla de la cinta en el punto D y otro operario hará coincidir el número 12 con el clavo del punto E.

4° Doblando la cinta por la mitad del número elegido, o sea 6, y utilizando para ello los dedos pulgar e índice, nos moveremos de forma hasta que veamos que la cinta ha quedado tensa. Entonces formará un ángulo cuyo vértice será el punto F, donde situaremos otra estaca provista de su correspondiente clavo.

5° Invirtiendo las cosas volveremos a realizar estas operaciones hasta conseguir el punto G, con lo cual quedará terminada la escuadra, y si hacemos pasar un cordel por los puntos F, C, G, esta nueva líneas será la perpendicular a la recta AB.

Advirtiendo que, como puede suceder que al tensar la cinta se tense más de un lado que de otro, es conveniente rectificar los puntos separadamente, es decir, que se medirán aisladamente partiendo desde D y desde E hacia F, G, los metros haciendo las rectificaciones a que haya lugar.

Debe cuidarse el plano de las estacas y la verticalidad de los clavos ya que una variación nos conduciría a errores.

SISTEMA PRÁCTICO PARA EL REPLANTEO DE ALINEACIONES

Si como es frecuente tenemos en obra un nivel corriente de anteojo (no es necesario que tenga limbo) podremos trazar ejes de 200 a 300 metros con extraordinaria exactitud, con lo que queda eliminado el pandeo de la cuerda, bien por su peso propio en largas distancias o bien por viento.

Sean los puntos A y B de la figura 39. En A colocaremos el aparato perfecta y exactamente aplomado, de forma que estando en estación el objetivo capte perfectamente el jalón situado en B, el cual aparecerá en la forma que indica la Fig. 40, y después será tarea sencilla ir colocando jalones con dirección al aparato sin más cuidado que el de ir observando su verticalidad en relación con el anterior, ayudándonos del hilo del retículo.

Quien haga esto, no pase cuidado que si uno de los jalones está mal puesto, se verá perfectamente y con toda precisión. Debe tenerse en cuenta que las imágenes se ven invertidas.

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EXCAVACIÓN DE ZANJAS

Dijimos en un principio que para cimentar sobre un terreno el ideal es la roca, pues para cimentar sobre ella resultaría inútil dar base de sustentación a los muros e incluso se podría prescindir de las zanjas, pero éstas tienen la ventaja de evitar que se descalcen los muros cuando se practican ciertos trabajos en los sótanos, además de hacer más difícil todos los movimientos o deslizamientos que pudiera producir una causa cualquiera.

Por tanto, y después del replanteo, la excavación en zanjas será la primera operación a realizar en toda obra.

La excavación, pues, se realizará de acuerdo con el plano de cimentación del proyecto y con el ancho exigido, así como la profundidad que haya determinado el arquitecto o director de la obra, evitando en lo posible (a no ser que específicamente así se exija) la formación de taludes (Fig. 41), pues éstos perjudican la obra, ya que un cimiento construido así, presionará en forma de cuña sobre el terreno, produciéndose asientos difíciles de corregir luego.

Todos los parámetros de la zanja deberán estar perfectamente recortados, su fondo bien nivelado y completamente limpio de productos de excavación.

Al efectuar la excavación y ser arrancadas las tierras, éstas aumentan de volumen, produciéndose entonces lo que se llama esponjamiento, el cual varía según la naturaleza del terreno, pero en la práctica se admite un 25 por ciento de esponjamiento, o sea que, multiplicando la cubicación del terreno a excavar por 1,25, nos dará el volumen total a trasportar. Este tanto por ciento es la medida que resulta de los diferentes terrenos, pues como decimos antes, el esponjamiento varía con arreglo a la naturaleza de las tierra, como seguidamente veremos por la tabla 6.

ESPONJAMIENTO DE LOS TERRENOS

TABLA 6

NATURALEZA DE LAS TIERRAS Un metro cúbico de excavación produce

Sin compresión m3 Comprimida todo lo posible m

3

Tierra vegetal (aluviones, arenas, etc.)...

Tierra franca muy grasa ... ... ... ... ... ...

Tierra margosa y arcillosa medianamente compacta ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .

Tierra margosa y arcillosa muy compacta

Roca desmontada con barrenos y reducida a trozos ... ... ... ... ... ... ... ... ...

1´10

1´20

1´50

1´70

1´66

1´05

1´07

1´30

1´40

1´40

ENTIBACIONES

Hay muchas clases de entibaciones, pero ciñéndonos a lo meramente constructivo, señalaremos tres tipos de entibaciones para zanjas, vaciados y pozos.

Las entibaciones tienen como principal misión la de proteger al obrero cuando éste ejecuta una tarea bajo la rasante del terreno. Mientras que las zanjas o pozos son de poca profundidad y se tiene la seguridad de que l terreno es coherente, no es necesario tomar tal precaución; pero si, por el contrario, se trata de terrenos movedizo o poco consistente, entonces es cuando se impone la entibación, sin escatimar material alguno, pues en estos casos un ahorro mal entendido de madera puede conducir a lamentables fracasos, muy difíciles de

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compensar por tratarse de vidas humanas que se ponen en juego.

Por lo tanto, entibación es la operación destinada a la contención de tierra, que se realiza de manera transitoria (hasta el relleno de cimiento) mediante piezas de madera, cuyo sistema varía con arreglo a la clase de excavación de que se trate así como de la calidad del terreno.

En el caso de que éste sea algo consistente, bastarán unos tablones adosados a la zanja y unos dales de rollizo par impedir el desprendimiento de tierras. Los codales no entran a presión, sino que ésta se realiza mediante un par de cuñas que se introducen entre la testa del rollizo y la tabla o el tablón de sujeción conforme se dispone en la figura 42.

Para terrenos de menos cohesión y, por lo tanto, más propensos al desprendimiento, en las figuras 43, 44, 45 y 46 representamos varios sistemas de acodalamientos, observando la precaución, si ello es posible, de dejar, entre codales, el espacio suficiente para que de una forma más o menos cómoda pueda pasar un obrero con su herramienta.

A medida que se van rellenando las zanjas, podrá irse quitando la madera en pequeños trechos y mientras el hormigón va fraguando, ya que de otro modo sería muy difícil o costoso recuperar la madera.

Cuando los terrenos no son consistentes, se realizan los entibados (Fig. 47 y 48) mediante un forro de tablas que cubren totalmente las paredes de la zanja. Esta tabla, que puede ser la denominada ripia, puede ir colocada tanto vertical como horizontalmente.

El sistema de acodalamiento de las figuras 47 y 48 se efectúa, en el primer caso (Fig. 47) mediante unos codales sobre una alfarjía o tablón que distribuye la presión uniformemente por todas las tablas; y en el segundo se realiza por tablones que sustituyen a los codales.

Las entibaciones de los vaciados difiere de los anteriores en que éstas no pueden realizarse por presión contra los dos paramentos verticales, ya que sólo existe uno, por lo que debían realizarse mediante tornapuntas

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La entibación en este caso se realiza (Fig. 49) con un forro de tablas o tablones disponiéndolas vertical u horizontalmente, según se trate de las primeras o de las segundas, unidas por una alfarjía. A cierta distancia se colocan unos tacos de madera hincados en el suelo, y entre éstos y las alfarjías se coloca el tornapunta. En la citada Fig. 49 hay dos tornapuntas que son los que en realidad absorben el empuje de las tierras.

Esta entibación se desarma a medida que se va construyendo el muro, siendo conveniente dejar algunos huecos en el mismo para mantener algunas tornapuntas,

hasta que el mismo tenga la altura y la rigidez necesaria para que su continuación no ofrezca peligro alguno.

Seguidamente presentaremos los tipos que para entibación de pozos se utiliza más corrientemente.

Para pozos circulares se realiza un forrado de tablas de la pared del pozo mediante tablas verticales y estrechas, las que permiten, más que las anchas, una mejor adaptación a la forma circular; estas tablas se sostienen mediante unos anillos extensibles de hierro (Fig. 50).

Este sistema posee el inconveniente de que, como las tablas tendrán una longitud menor que la profundidad del pozo, el entibado quedará cortado y, por lo tanto, formará dos zonas, existiendo el

peligro de que, ala ser independiente una de otra, haya derrumbamientos. Esto puede evitarse no emparejando tablas de igual longitud, sino alternando unas más largas con otras más cortas con el fin de presentar un entibado de superficie descontinúa y que las zonas queden enlazadas entre sí.

Las entibaciones de pozos rectangulares son más fáciles de realizar, ya que todo se reduce a un forrado de tablas, que se pueden disponer de manera horizontal o vertical, aconsejándose esta última por el ahorro de tabla que supone el aserrado que sería necesario ejecutar en la primera y un acodalamiento de rollizo que se fija mediante cuñas, tal y como se indica en la Fig. 51, que representan el alzado y la sección.

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EXCAVACIÓN DE POSOS PARA CIMIENTOS DE PILARES

La excavación de pozos para pilares está sujeta a las mismas reglas que las preconizadas para la excavación de zanjas.

Los pozos formarán, una vez rellenos, lo que en construcción se denomina cimentación aislada, de la que ya hablaremos en el próximo capítulo, y es el lugar donde se exige más resistencia al terreno por la razón de que la carga será más concentrada, pues en una cimentación corrida, aquélla se reparte más uniformemente a todo su largo.

En una estructura de hormigón armado, el pozo para pilares adquiere una máxima importancia, ya que de él dependerá la estabilidad de todo el conjunto. Por poco importante que sea el edificio, tendrá como mínimo un metro de lado, siendo su profundidad la que de antemano hayan dictado los ensayos sobre la resistencia del terreno.

AGOTAMIENTOS

Es frecuente que al hacer una excavación más o menos profunda haga su presencia el agua. Esto sucede cuando se llega a una cota inferior del nivel freático, y es entonces cuando no sólo se hace necesaria su extracción, sino que la misma debe ser continua hasta que los orificios por donde pase el agua sea tapados convenientemente.

Uno de los procedimientos más utilizados es el agotamiento mediante bombas en caso de que las filtraciones sean pequeñas y fluyan de forma regular, en cuyo caso el agotamiento deberá ejecutarse sin interrupción alguna. Sin embargo, este método no es aconsejable cuando se trate de suelos de composición arenosa, pues si ésta es fina existe el peligro de que sea absorbida por la propia bomba, produciéndose una subpresión hidráulica, lo que puede dar lugar a la formación de arenas movedizas.

Si antes de proceder a la excavación o vaciado de un terreno para cimentación de los sondeos preliminares sacamos la conclusión de que a cierto nivel del subsuelo existe agua que conviene extraer, se emplean los tubos sonda a que nos referimos, los que en su parte interior, llevan para la protección de los orificios una tupida tela metálica que hace las veces de filtro; y en la parte superior, conectado al tubo de aspiración, una bomba de agotamiento.

Toda operación de agotamiento deberá ser vigilada, no sólo durante la construcción de la cimentación propiamente dicha, sino algún tiempo después.

Para sacar el agua es muy recomendable hacer un pozo de toma o sumidero que se irá profundamente a medida que se continúa con la excavación (Fig. 53), a cuyo lugar deberá se dirigida el agua mediante pendientes apropiadas.

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Una cuestión importante es elegir bien la situación de los pozos de agotamiento. El número de éstos variará con arreglo a la extensión e importancia de la obra y de las facilidades con que se cuente para la evacuación del agua. En cuanto a su situación, una norma general (salvo excepciones que teóricamente no son previsibles) son las esquinas o ángulos del edificio a construir. Los pozos deberán tener una sección de unos dos metros en cuadro por 1´20 de profundidad, aproximadamente, por debajo del nivel de los cimientos.

Para profundidades mayores de 7 metros, que es prácticamente la altura máxima de operación de las bombas, se colocarán las mismas por debajo de la rasante del terreno y por encima de la capa freática. De este modo el agua llegará hasta la boca de descarga por efectos de impulsión, en cuyo punto se realiza el desagüe mediante zanjas o tuberías.

Las bombas más frecuentemente usadas son las de diafragma (Fig. 54), accionadas a mano o con motor, y las bombas centrífugas (Fig. 55 y 56).

Indudablemente que la más aconsejable para esta clase de trabajo es la bomba centrífuga, cuyas dimensiones dependerán del volumen de agua a elevar. Suelen estar provistas de un tubo de succión extensible mediante prensaestopas, y provisto de una válvula de pie. El prensaestopas permite alargar el tubo de succión sin dificultad a medida que se va profundizando el pozo. Hay que disponer de las cadenas o cables necesarios para que, fijados estos amarres junto a la bomba, se pueda trasladar con alguna comodidad. Debe tenerse especial cuidado en que las juntas del tubo de succión sean perfectamente impermeables, para lo que se utilizará anillos de goma.

Los codos deben tener un radio lo más amplio posible. Las bombas centrífugas (como se ha dicho anteriormente) pueden elevar el agua hasta los 8 metros de altura, pero cuando dan su máximo rendimiento es en la comprendida entre los 2 y 2´50 metros.

MAQUINARIA PARA EXCAVAR ZANJAS

Azadón mecánico y zanjadoras

Aunque no es nuestra intención dar aquí noticias sobre la maquinaria empleada en construcción (1), señalaremos, por su elevado rendimiento práctico, dos tipos: el azadón mecánico y la zanjadora, cuyas descripciones hacemos seguidamente.

El azadón mecánico es una máquina para trabajar en movimiento de tierras a nivel inferior a su sustentación o ligeramente superior a ésta. Tiene especial aplicación para hacer trincheras y zanjas, pues su brazo y la cuchara de que va provisto puede trabajar a 7 metros bajo su nivel de sustentación, y por encima de éste, 3 metros.

En la figura 57 puede verse la construcción de una zanja para tubería construida por un azadón; en la figura 58, una máquina de este

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tipo con entera movilidad montada sobre camión, y en la 59, un azadón mecánico remolcado por tractor, adecuado para pequeñas excavaciones.

Las zanjadoras reciben también el nombre de trincheradoras, y son máquinas que arrancan tierra de forma regular, abriendo zanjas del ancho requerido para luego disponer, dentro de las zanjas, cimientos, conductos de tuberías de desagües, de cables de instalación eléctrica, etc.

Este tipo de máquina lo maneja un solo operario (igual que la anterior) y van excavando a la vez que avanzando en el trabajo. Su manejo es sencillo, como el de un tractor.

Los anchos y profundidades a realizar son variables, así las hay que excavan trincheras desde 40 a 150 cm de ancho y hasta 3´80 m de profundidad.

Están formadas por un aparato motor que actúa sobre una hilera continua de cangilones metálicos, los cuales pasan por un botalón telescópico, pudiendo excavar a razón de 2´50 metros longitudinales por minuto.

A ese tipo corresponde la zanjadora de la figura 60. Hay también máquinas más pequeñas, igualmente en forma de rosario los cangilones, y montadas sobre carriles.

Estas excavan en un ancho máximo de 90 cm y una profundidad de 2´50 metros.

Las zanjadoras gigantes pueden excavar 2´60 m de ancho a 5 m de profundidad.

El rosario va inclinado (aun cuando también pueden realizar cortes verticales), transportando la tierra movida hacia arriba, para descargar a un lado sobre la orilla de la zanja abierta e incluso directamente, si el material no va a ser aprovechado nuevamente, sobre camiones de trasporte (Fig. 61 y 62).

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REFER: EL MAESTRO DE OBRA – J. PACHECO. Z. - SENCICO



TRAZADO Y REPLANTEO, NIVELES DE OBRA

2.1. VERIFICACIÓN DE LAS MEDIDAS DE LOS TERRENOS

2.1.1. Forma de los terrenos. Una porción de área limitada por determinado número de lados,

es un polígono. La forma de los terrenos corresponde a la de los polígonos.

Al contorno constituido por los lados del polígono se le denomina poligonal.

Ángulos de un polígono son los ángulos formados por los lados consecutivos.

Vértices son los puntos de intersección de los dos lados consecutivos.

Diagonales de un polígono son los segmentos de recta que unen dos vértices no consecutivos.

La Fig. 2.1 es un polígono; los lados AB, BC, CD y AD constituyen la poligonal.

El polígono que muestra la figura tiene cuatro ángulos internos; uno de ellos, el ángulo ABC, está formado por los lados consecutivos AB y BC.

Refiriéndonos a la misma figura, el polígono tiene dos diagonales: AC y BD.

2.1.2. Verificación de la forma de los terrenos. Antes de proceder al trazado de cualquier

obra es indispensable comprobar si la forma de medidas del lote indicadas en los planos corresponden a las reales obtenidas en el terreno.

exigencia señalada podría parecer innecesaria sino fuera porque en la práctica y con cierta frecuencia se evidencian discrepancias entre lo indicado en los planos y la verdadera forma y medidas de los terrenos. En todo caso, la constatación debe ser de rutina para evitar problemas ulteriores, muchas veces insalvables. Ciertamente, la verificación de la forma y medida de terrenos de gran extensión demanda la intervención de topógrafos y el empleo de equipos de ingeniería; sin embargo, cuando se trata de lotes de reducida dimensión y más aun si son cuadriláteros la constatación es posible efectuarla con implementos simples, tales como huinchas, cordeles y estacas.

2.1.3. Verificación de un terreno que tiene cuatro lados. Frecuentemente los terrenos

tienen cuatro lados, es decir, son cuadriláteros (polígonos que tienen cuatro lados). Es conveniente señalar que la forma exacta de un terreno de este tipo no es posible definirla conociendo sólo las medidas de sus lados; es necesario conocer al menos uno de sus ángulos internos o la medida de una de sus diagonales. La Fig. 2.2, pro ejemplo, muestra dos cuadriláteros que tienen sus cuatro lados correspondientes iguales; sin embargo, los cuadriláteros no son iguales.

El procedimiento que describiremos a continuación consiste en medir los lados y las dos diagonales. Desde luego, las mediciones deben realizarse con la mayor exactitud posible, empleando preferentemente huincha metálica.

Teniendo las medidas de los lados y diagonales se procede al dibujo del terreno, requiriéndose de un compás, escalímetro y lápiz duro

afilado.

El procedimiento es el siguiente:

a) Dibujar el lado que corresponda al frente del lote, en la Fig. 2.3. el lado AB.

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b) Con el compás, tomando como centro el vértice A, trazar un arco de circunferencia cuyo radio, en la escala escogida, sea igual al lado AD (Fig. 2.4-a).

c) Repetir el procedimiento indicado en b), pero tomando ahora como centro el vértice B. Con radio igual a la diagonal BD interceptar el arco anteriormente trazado, determinando así el vértice D (Fig. 2.4-b).

d) Uniendo los vértices A y D definimos el lado AD (Fig. 2.4-c).

e) Haciendo centro en el vértice D trazar un arco de circunferencia cuyo radio sea igual al lado CD (Fig. 2.4-d).

f) Repetir lo señalado en e) tomando como centro el vértice B.

Con radio igual al lado BC interceptar el arco anteriormente trazado, obteniendo así el vértice C (Fig. 2.4-e).

Uniendo el vértice C con los vértices B y D queda definida la forma de terreno propuesto.

g) Comprobar con el escalímetro que la diagonal AC sea igual a la medida tomada en el terreno.

El procedimiento descrito puede ser aplicado a terrenos de más de cuatro lados, descomponiendo el lote en triángulos.

2.2. METODOS AUXILIARES EMPLEADOS EN EL TRAZADO

2.2.1. Mediciones. El trazado de obras de gran extensión demanda, necesariamente, la

intervención de topógrafos y el empleo de instrumentos y equipos apropiados; sin embargo, el trazado de obras de reducida a mediana extensión es posible realizarlo simplemente con huincha y cordeles, siempre y cuando se lleve a cabo con apropiado esmero a efecto de conseguir la exactitud deseada.

De preferencia la huincha será metálica, de longitud no menor de 25 m. Es necesario indicar a los ayudantes cuál es el cero de la huincha, pues, como sabemos , las huinchas están provistas de argollas que, en algunos tipos de huincha, no forman parte de la longitud real de las mismas. También es indispensable que la huincha, al efectuar las mediciones, sea fuertemente tensada.

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Las mediciones deben ser horizontales, pues como tales están indicadas en los planos. Cuando las medidas son tomadas apoyando la huincha en terrenos de moderada pendiente

el error en que pueda incurrirse no tiene mayor significación. No sucede lo mismo cuando el terreno tiene pronunciada pendiente; en este caso, es preciso tomar medidas

horizontales progresivamente por tramos, a este método se le denomina medición por cultelación.

Por ejemplo, la longitud entre los puntos A y B es

la suma de las medidas parciales I1, I2, I3 (Fig. 2.5).

2.2.2. Empleo de escuadras. Las escuadras de

madera, similares a la que muestra la Fig. 2.6, son, sin duda, útiles para trazos complementarios o de reducida longitud; no es recomendable su empleo para trazados de mayor extensión. Desde luego, debe desecharse, por no proporcionar la necesaria exactitud, la utilización de pequeñas escuadras de fierro.

2.2.3. Trazar una perpendicular a un alineamiento

dado. Trazar una perpendicular a un alineamiento

equivale a trazar un ángulo recto, es decir, de 90°.

Procedimiento:

a) Tensamos un cordel entre las vallas A y B, definiendo así el alineamiento AB. Los travesaños de las vallas deben estar al mismo nivel.

b) Tensamos un cordel entre las vallas C y D auxiliándonos con una escuadra de madera. Aún no podemos asegurar que el alineamiento CD sea exactamente perpendicular al alineamiento AB.

c) A partir de la intersección de los dos cordeles medimos 3 m sobre el cordel AB, esta medida la marcamos en el cordel estableciendo el punto P. Una vez hecha la marca no se debe modificar la tensión del cordel AB (Fig. 2.8-b).

d) Exactamente hacemos lo mismo sobre el cordel CD pero tomando en este caso una medida de 4 m, definiendo el punto Q.

e) Verificamos con la huincha si la medida entre los puntos P y Q es 5 m. Si esto se cumple, los alineamientos AB y CD son perpendiculares entre sí. Es preciso que la comprobación se realice cuidadosamente.

f) De no cumplirse la condición indicada corregir el alineamiento CD, repitiendo el procedimiento tantas veces cuantas sean necesarias hasta conseguir el triángulo 3,4,5.

El procedimiento para trazar un ángulo de 90° se fundamenta en el principio siguiente: si los lados de un triángulo miden 3,4 y 5 m el ángulo formado por los lados que miden 3 y 4 m es un ángulo recto (Fig. 2-7).

Ejemplo: Se trata de trazar un alineamiento perpendicular a un alineamiento o eje, AB (Fig. 2.8-a).

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Es indispensable, en cada corrección, tomar nuevamente las medidas 3 y 4 m sobre los cordeles AB y CD respectivamente, no siendo válidas las marcas anteriores

2.2.4. Trazar una paralela a un alineamiento dado, separada una distancia “d” de

dicho alineamiento (Fig. 2.9).

Procedimiento:

a) Desde los puntos B y C, convencionalmente escogidos sobre el alineamiento AX, trazamos perpendiculares a AX.

Si la distancia d es reducida se puede emplear una escuadra de madera para trazar las perpendiculares. Si la distancia es grande procede aplicar el método descrito en 2.2.3.

b) En las perpendiculares trazadas y a partir de los puntos B y C medimos la distancia prevista “d”, estableciendo los puntos P y Q.

c) Uniendo los puntos P y Q obtenemos la paralela buscada.

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2.2.5. Dados un alineamiento base y un punto por el que debe pasar una paralela

a dicho alineamiento, trazar la paralela. En la Fig. 2.10-a, AX es un alineamiento

base y B es un punto por el que debe pasar una paralela a AX.

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Procedimiento:

a) Ubicamos en el alineamiento AX un punto cualquiera, tal como C. Tendemos un cordel que una los puntos B y C (Fig. 2.10 b).

b) Dividimos por mitad el segmento de recta BC determinando el punto M (Fig. 2.10-c).

c) Desde un punto D, elegido arbitrariamente sobre AX, establecemos mediante cordel el alineamiento DM (Fig. 2.10-d).

d) Sobre el alineamiento DM y a partir el punto M medimos una distancia igual a DM, obteniendo así el punto Z (Fig. 2.10-e).

e) Uniendo los puntos B y Z trazamos la paralela buscada (Fig. 2.10-f).

2.2.6. Trazado de ángulos. El trazado de alineamientos que forman determinados ángulos con

un alineamiento dado es posible realizarlo empleando el método de la tangente trigonométrica.

El procedimiento consiste en tomar sobre el alineamiento dado, digamos AX, a partir del vértice previsto una distancia convencionalmente escogida, estableciendo, de esta manera, el punto C. Al segmento de recta AC lo designamos base (Fig. 2-11).

Desde el punto C trazamos una perpendicular al alineamiento AX. Sobre esta perpendicular y a partir del punto C tomamos una longitud igual al producto de la longitud de la base, AC, por la tangente del ángulo propuesto, definiendo así el punto B.

Uniendo los puntos A y B y prolongando la recta obtenemos el alineamiento AZ que forma con el alineamiento AX el ángulo previsto.

Es recomendable que la longitud de la base sea de 2, 3, 4, 5 m. Cuanto más grande es la base, mayor será la exactitud que cabe esperarse; aunque es pertinente advertir que cuando se trata de ángulos grandes l longitud de la perpendicular resulta excesiva e inconveniente para el trazado.

Aun cuando la tabla 2.1 está referida sólo a algunos ángulos es de utilidad práctica. Para ángulos que no figuran en la Tabla, las tangentes pueden obtenerse de computadoras provistas de funciones trigonométricas.

Desde luego, el grado de exactitud que se logre con el método descrito depende del esmero con que se realice. Su empleo es aceptable en obras relativamente pequeñas, mas no en proyectos que demanden mayor precisión, en los que, generalmente, se recurre a topógrafos y equipos de ingeniería.

Tabla 2.1. Valores de “a” (m) para trazar ángulo (Ver Figura 2.11).

Ángulos Base (m) 2 3 4 5

10°

15°

20°

25°

30°

35°

40°

45°

50°

55°

60°

65°

70°

0.35

0.54

0.73

0.93

1.15

1.40

1.68

2.00

2.38

2.86

3.46

4.29

5.49

0.53

0.80

1.09

1.40

1.73

2.10

2.52

3.00

3.58

4.28

5.20

6.43

8.24

0.71

1.07

1.46

1.87

2.31

2.80

3.36

4.00

4.77

5.71

6.93

8.58

10.99

0.88

1.34

1.82

2.33

2.89

3.50

4.20

5.00

5.96

7.14

8.66

10.72

13.74

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Ejemplo: Trazar un alineamiento AZ que forme un ángulo de 20° con un alineamiento dado

AX (Fig. 2.12).

a) Sobre el alineamiento AX y a partir del punto A tomamos una longitud de 5 m, estableciendo el punto C.

b) Desde el punto C trazamos una perpendicular a AX.

Medimos en esta perpendicular a partir del punto C una longitud igual al producto de 5 m por la tangente de 20°, determinando el punto B.

Como la tangente de 20° es 0.36397, la longitud a tomarse será 5 x 0.36397 = 1.82 m, coincidente con el valor que figura en la tabla 2.1 para un ángulo de 20° y una base de 5 m.

c) Uniendo lo puntos A y B y prolongando la recta se obtiene el alineamiento AZ, que forma un ángulo de 20° con el alineamiento AX.

2.2.7. Dividir un ángulo cualquiera. Se trata de dividir por la mitad el ángulo formado por los

alineamientos AX y AZ (Fig. 2.13).

Procedimiento:

a. En los alineamiento AX y AZ y a partir del vértice A tomamos una misma longitud definiendo los puntos B y C (Fig. 2.13-a).

b. Tendemos un cordel que una los puntos B y C.

c. Dividimos n mitad el segmento de recta BC, marcando en el cordel el punto M.

d. Uniendo el vértice A con el punto M y prolongando la recta se obtiene el alineamiento AY, que divide en la mitad el ángulo XAZ (Fig. 2.13-b).

2.3. TRAZADO Y REPLANTEO

2.3.1. Método de trazado. La ubicación y medidas de cimientos, muros y columnas son

indicadas en los planos y están referidas a sistemas de ejes y alineamientos, propuestos en cada proyecto en particular.

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Los ejes y alineamientos, perpendiculares entre sí, constituyen sistemas de coordenadas y son identificados con números y letras a efecto de facilitar el trazado y replanteo.

La Fig. 2.14 muestra el plano de la cimentación de un edificio. Como se advertirá, la ubicación de columnas, muros y sus respectivas zapatas está referida al sistema de ejes propuestos en el plano de trazado. Los ejes y/o alineamientos son materializados en obra mediante vallas o “tarjetas”, en las que se realizan apropiadas marcas. Cada eje o alineamiento está definido por sus respectivos pares de vallas o “tarjetas” (Fig. 2.15 y 2.16).

Las vallas son ubicadas convenientemente en el contorno de la zona de trabajo. Deben ser suficientemente sólidas, construidas con madera en buen estado y estar algo separadas de las excavaciones para evitar su remoción durante los trabajos, asimismo deben estar alineadas.

El primer paso del trazado es la definición de los ejes o alineamientos base. Refiriéndonos a la Fig. 2.14 tomamos como tales el alineamiento A y el eje 1.

En el ejemplo propuesto, por tratarse de un edificio en esquina y con los frentes a la calle, hay que tener extremo cuidado en respetar los retiros municipales correspondientes.

Trazado el alineamiento A se procede a la definición del eje 1, éste debe ser perpendicular al alineamiento A; para ello, podemos emplear el método descrito en el acápite 2.2.3.

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Definidos el alineamiento A y el eje 1, se procede a establecer lo demás ejes y alineamientos tomando las cotas que indiquen los planos, marcando su exacta ubicación en las vallas o tarjetas.

Es preciso insistir en la necesidad de que los ejes base 1 y A sean perpendiculares entre sí, porque de lo contrario el trazado de los otros ejes resultaría incorrecto ya que, como es fácil advertir, el procedimiento consiste en trazar paralelas a dichos ejes base.

Como ha sido ya señalado, las medidas indicadas en los planos son consideradas horizontales; por lo tanto, como tales deben ser reproducidas en el terreno.

Es conveniente, asimismo, tomar las medidas por el procedimiento de acumulación de las mismas, tal como muestra la Fig. 2.17; la equivocación que, eventualmente, pueda cometerse al determinar una medida parcial no altera la correcta ubicación de lo demás ejes.

Las marcas en los travesaños en la vallas son hechas con lápiz de carpintero. Un corte con serrucho, de poca profundidad, contribuye a la definición de la marcas. Si fuera necesaria alguna corrección, las marcas anuladas deben ser totalmente eliminadas para no incurrir en errores en la progresión de los trabajos.

Previendo que pueda producirse la remoción de las vallas es útil trasladar los trazos o marcas a estacas de fierros ancladas en el suelo, de preferencia con concreto (Fig. 2.18).

Con el propósito de facilitar el trazado es conveniente distinguir entre ejes principales y ejes de segundo orden. No es recomendable exagerar en el número de ejes, más vale referir el trazado a ejes principales, y relacionar a éstos los trazos complementarios.

Cuando la complejidad de un proyecto lo demande, el trazado se simplifica dividiéndolo por sectores; prácticamente, como si tratara de dos o más obras, relacionando, desde luego, los ejes correspondientes.

2.3.2. Replanteo de la cimentación. El replanteo

consiste en trazar en el terreno la ubicación y las medidas de los cimientos, que indiquen los planos correspondientes. El procedimiento se realiza mediante cordeles fuertemente tensados entre los pares de vallas que definen cada uno de los ejes o alineamientos.

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El replanteo de cimientos corridos para muros portantes no encierra mayormente dificultad alguna. Trazos auxiliares en las vallas, por ejemplo los que corresponden a los anchos de los cimientos, facilitan los procedimientos.

El replanteo de zapatas aisladas de concreto se ejecuta proyectando sobre el terreno los ejes que definen su ubicación; la Fig. 2.19 ilustra el método de replanteo. Mediante escuadras, reglas y huincha se procede al trazado de las zapatas, de acuerdo a las medidas que señale el plano de cimentación. Es necesario advertir que no siempre las columnas y consiguientemente las zapatas están referidas a ejes, es decir, que pasan por su centro, sino que su ubicación pude estar definida por alineamientos; al respecto observar la Fig. 2.14.

2.4. ESTABLECIMIENTO Y CONTROL DE NIVELES DE OBRA

2.4.1. El proceso de establecer y controlar niveles. Al inicio de la construcción y durante

la progresión de los trabajos es necesario el establecimiento de los niveles previstos en los planos. Los niveles corresponden a cimientos, pisos, techos, colectores de desagüe y demás componentes de las edificaciones.

El proceso de establecimiento de niveles se facilita descomponiéndolo en las siguientes etapas:

Verificación del nivel del terreno

Evaluación del plan de niveles

Control de niveles en obra

2.4.2. Verificación del relieve del terreno. Así como la previa comprobación de la forma y

medidas del terreno es indispensable para el trazado de las obras, la verificación del relieve del terreno debe ser de rutina. En caso de contarse con planos topográficos, como ocurre generalmente en obras grandes, la labor se simplifica; pero aun cuando se trate de terrenos relativamente pequeños, la constatación es ineludible.

Debe tenerse en cuenta que en no pocos casos, por no disponer oportunamente de la información concerniente, los proyectistas desarrollan los proyectos refiriéndolos a terreno plano y horizontal. Sin embargo, cuando el constructor se apresta a dar inicio a los trabajos puede ocurrir que dicha suposición no concuerde con la realidad; que, inclusive, la configuración altimétrica del terreno difiera sustancialmente de la suposición indicada. No queda, pues, más remedio, si se quiere actuar responsablemente, que verificar, antes del inicio de la obra, el relieve del terreno, a efecto de adoptar las previsiones pertinentes en cada caso.

Cuando se trate de terrenos de poca extensión no es indispensable contar con planos de curvas a nivel. Basta, en la mayoría de los casos, conocer los niveles correspondientes a los vértices, los de algunos puntos interiores y los de la vereda. La información podemos obtenerla con relativa facilidad mediante un nivel de ingeniero y una mira.

El primer paso del procedimiento es estacional el instrumento en cualquier punto dentro o fuera del terreno, pero apropiado para tomar lecturas de mira correspondientes a los puntos seleccionados.

Asegurando firmemente en el suelo las patas del trípode y luego de nivelar el anteojo del instrumento, se toman y registran las respectivas lecturas de mira de los puntos escogidos. Es conveniente numerar los puntos cuyos niveles se desea obtener.

Ejemplo: Se trata de obtener información del relieve del terreno que muestra la Fig. 2.20.

Procedimiento: En primer lugar debemos definir cuál es el nivel referencial (Bench Mark, BM). En el ejemplo,

escogemos el punto P-1 como BM = 0.000.

Las lecturas de mira son:

P-1 (BM) 1.48

P-2 0.74

P-3 0.95

P-4 0.62

P-5 1.26

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Para referir los niveles de los puntos al nivel 0.000, correspondiente al BM escogido, confeccionamos la siguiente tabla:

PUNTO LECTURA DE MIRA (M)

DIFERENCIA DE ALTURAS

NIVEL REFERIDO AL

BM = 0.00

P-1

P-2

P-3

P-4

P-5

1.48

0.74

0.95

0.62

1.26

1.48 – 1.48

1.48 – 0.74

1.48 – 0.95

1.48 – 1.67

1.48 – 1.26

0.00

+0.74

+0.53

- 0.19

+0.22

Los niveles del terreno propuesto son mostrados en la Fig. 2.21

Adviértase que la diferencia de lecturas correspondientes a dos puntos es la diferencia del nivel entre esos puntos (Fig. 2.22).

Debe observarse, también, que las diferencias o restas obtenidas son algebraicas: por eso es que el punto P-4 tiene el nivel –0.19, es decir está

0.19 m debajo del nivel 0.00. Desde luego, podríamos haber escogido como BM cualquier otro punto, por ejemplo el que indique el plano del proyecto, o el nivel de vereda coincidente con el ingreso de la vivienda.

Para simplificar el ejemplo no hemos tomado niveles correspondientes a la vereda; sin embargo es imprescindible hacerlo para establecer la relación entre los niveles del terreno y los de la vereda. Además con el fin de comprobar la factibilidad de conexión del sistema de desagüe al colector público es indispensable determinar los niveles de los fondos de los buzones y/o colectores de la red pública de desagüe.

Generalmente los proyectos de obra de mayor importancia y magnitud incluyen planos de curvas a nivel. Si bien la elaboración de este tipo de planos escapa del alcance del presente Capítulo, se estima de utilidad exponer algunas características de ellos.

Las curvas que figuran el los planos de curvas a nivel representan intersecciones del terreno con virtuales planos horizontales, por lo tanto, todos los puntos que definen una curva están en el mismo nivel. Las orillas de un lago ilustran el concepto expuesto.

Los virtuales o imaginarios planos son equidistantes entre sí, es decir, una misma distancia los separa; por ello, a la distancia que los separa se le denomina equidistancia. Su magnitud depende de la extensión y relieve de los terrenos, de la escala seleccionada y del grado de precisión requerido.

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En los planos figuran las cotas o niveles de cada curva. Cuando una zona del terreno es muy escarpada las curvas aparecen muy próximas entre sí. Por el contrario, si el terreno es relativamente plano las curvas figurarán alejadas unas de otras.

2.4.3. Evaluación del plan de niveles. Esta etapa consiste en cotejar la información

correspondiente al relieve real del terreno con diversas consideraciones o exigencias de carácter técnico, arquitectónico, o de costos. De la evaluación podría surgir la necesidad de modificar el plan de niveles propuesto en los planos.

Por ejemplo, una pendiente pronunciada de la vereda en el frente de la fachada obligaría a modificar los niveles de los pisos terminados, previsto en el proyecto, si es que desea que ningún tramo de la fachada quede debajo del nivel de la vereda. Este caso es mostrado en la Fig. 2.23.

Algunas veces la profundidad de la red pública de desagüe resulta insuficiente para satisfacer las pendientes mínimas de colectores de las instalaciones sanitarias interiores. Cabe, en esta circunstancia, proponer la modificación de los niveles de los pisos terminados indicados en los planos (Fig. 2.24).

En los proyectos de conjunto habitacionales debe ser práctica usual el estudio de niveles en relación con las pendientes de las veredas en los frentes de fachadas. Un escalonamiento ordenado arquitectónicamente puede ser propuesto (Fig. 2.25).

Asimismo, aspectos vinculados con la protección contra humedad merecen, ser tenidos en cuenta en esta etapa de evaluación.

También es posible, como resultado del estudio del plan de niveles, lograr significativa reducción de los costos de las partidas de movimiento de tierra, encofrados, etc. No obstante, cualquier modificación que se proponga deberá estar sujeta a previa consulta y aprobación de los proyectistas.

2.4.4. Control de niveles en obra. Como ha sido ya indicado, al inicio de la obra y durante la

progresión de los trabajos es necesario efectuar marcas de los niveles, a los que se referirán los diversos componentes de la obra: excavaciones, cimientos, muros, vigas y techos, etc., previstos en los planos.

En obras de gran extensión será necesario emplear métodos y equipo topográficos, compatibles con la exactitud requerida.

En obras relativamente pequeñas es aceptable adoptar procedimientos más simples; por ejemplo, el empleo de mangueras de plástico transparentes aprovechando el principio de vasos comunicantes. El método es ampliamente conocido en la práctica de obra.

Al comenzar la obra de niveles son establecidos

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en poyos de concreto o en otros elementos fácilmente identificables, suficientemente estancos y convenientemente ubicados para evitar su remoción durante la progresión de los trabajos. Conforme avanza la construcción, las marcas se trasladan a columnas, muros etc. Es práctica común en construcciones de albañilería, “correr” nivel en el perímetro interior de los diversos ambientes, marcando el nivel + 1.00 m del piso terminado; a este nivel se referirán los diversos trabajaos y componentes de las edificaciones: altura e muros y de columna, encofrado de vigas y techos, dinteles de puertas y ventanas, y, desde luego, los niveles de los pisos terminados (Figs. 2.26, 2.27, y 2.28).

1

TEMA : CIMENTACIONES

REFER: CIMIENTOS – A. HIDALGO B. - CEAC



CONSTRUCCIONES DE LOS CIMIENTOS

MATERIALES CON QUE SE PUEDEN CONSTRUIR LOS CIMIENTOS

Los materiales con que se pueden construir los cimientos dependen, en gran parte, del grado higrométrico del terreno y la mayor o menor facilidad que el mismo tenga para absorber el agua meteórica. Los tipos de cimentación hasta ahora conocidos, aparte del pilotaje que señalaremos o estudiaremos en capítulo aparte, son:

a) de mampostería

b) de mampostería hormigonada

c) de hormigón ciclópeo

d) de hormigón en masa

e) de hormigón armado

f) de ladrillo

g) de piezas prefabricadas

CIMIENTOS DE MAMPOSTERÍA

La piedra, es le elemento más generalizado no solamente en el ambiente rural, sino también en el urbano, donde es fácil observar cómo las fundaciones se resuelven con material pétreo.

Pero no toda la piedra es apta para la construcción de cimiento y es conveniente que antes de elegirla se realice un ensayo previo, el que y en principio, nos dará a conocer si resiste bien a la intemperie y no es heladiza, reconociéndose prácticamente estos extremos si ha aguantado bien el aire libre, uno o dos inviernos.

Tampoco deben emplearse piedras que estén aglomeradas con óxido de manganeso o hierro, ya que no resistiría al aire. Los esquisitos pizarrosos y piedras que al golpe se parte en lajas, no deben emplearse, pues son piedras en que la humedad pude penetrar fácilmente. En cuanto a las piedras que absorben agua o tienden a disgregarse por las heladas, deben desecharse por completo.

Una excelente piedra de construcción, es aquella que no tiene grietas ni oquedades y en cuya rugosa superficie se adhiere mejor el material de agarre, cosa que no ocurre con las de superficie lisa, que siempre estarán expuestas al deslizamiento.

En la tabla 7 puede verse algunas características técnicas de las piedras más utilizadas.

COEFICIENTE DE TRABAJO DE LA PIEDRA PARA CIMIENTOS TABLA 7

Piedras Peso específico Kg/m3 Coeficiente de trabajo Kg/cm

2

Sillería de granito Sillería de arenisca Sillería de caliza dura Sillería de caliza blanda Mampostería de piedra molar Mampostería de granito Mampostería de caliza (húmeda) Mampostería de caliza (seca) Pizarra Esquisto

2.600 a 2.900 1.800 a 2.500 2.000 a 2.500 1.600 a 2.000 1.200 a 1.500 2.200 a 2.500 2.300 a 2.500 2.200 a 2.400 2.600 a 2.900 2.700 a 2.900

40 a 50 20 a 25 12 a 15

5 a 8 6 a 8

10 a 15 6 a 8

6 a 10

Pero esto, que sería tan sencillo, en la práctica no se suele hacer, salvo en algún caso aislado. En el mejor de los casos nos limitamos a reconocer la dureza de una piedra golpeándola con la maceta, de cuyo sonido observamos que si es hueco, sordo, la piedra es blanda mientras que, si el sonido es agudo, metálico, la piedra es dura. También reconoceremos la calidad de una piedra rompiéndola y viendo sus fragmentos: si éstos se presentan con aristas vivas propicias al corte, es dura y si estas aristas se presentan sin filo o con el canto romo, la piedra es blanda.

De todas formas cualquier procedimiento será dudoso si, como decíamos antes, no se recurre a un laboratorio adecuado, que es quien en definitiva nos podrá dar la resistencia por centímetro cuadrado de una piedra con arreglo a su naturaleza.

2





MANERA DE CONSTRUIR LOS CIMIENTOS: DE MAMPOSTERÍA, DE

LADRILLO; CAPA DE ARENA EN EL FONDO

En principio, por ser buenos conductores de humedad, descontaremos para material de agarre los morteros de yeso y cal, aunque este último sea discutible, y utilizaremos el de mortero de cemento Pórtland y, sin inconveniente el de cemento natural y cal hidráulica cuya dosificación variará según la humedad del terreno y su más o menos facilidad en absorber las aguas pluviales. Para terreno seco impermeable bastará con la dosificación 1:6, pero si el terreno es húmedo o absorbe con facilidad, el agua de lluvia y no se dispone barreras anticapilares, convendrá rebajar la arena para que el mortero resulte más impermeable. Esto en cuanto a terrenos corrientes que de los anegados, ya trataremos más adelante.

Construir una cimentación de mampostería, equivale, en todos sus aspectos, a construir una pared por el mismo sistema, para la que se observará y aún se acentuará las reglas que para las mismas se usan. En la figura 63 presentamos un relleno defectuoso de mampostería ordinaria donde con línea de trazos hemos destacado la posibilidad de dos juntas si la piedra no es convenientemente aparejada, llamándose aparejo a la disposición en cuanto a trabazón de las piedras o mampuestos, procurando que sus hilados monten una sobre otra de manera que la superior mate la junta de la inferior (Fig. 64).

Si el terreno es sensiblemente horizontal, se rellenará el cimiento hasta su rasante. Pero si la nivelación no está hecha, convendrá enrasar a unos 10 centímetros más bajo que el terreno con el fin de que, al efectuar la nivelación del muro, no haya necesidad de demoler parte de la cimentación pro haber quedado ésta más elevada y luego constituya un estorbo para aceras, calles, etc.

CAPA DE ARENA EN EL FONDO

Recordamos que, con frecuencia, y una vez excavada la zanja de cimentación, ha surgido siempre el problema de cómo debería iniciarse esta cimentación. Queremos decir que si, por ejemplo, se trataba de un cimiento de mampostería, que es lo que en contacto con el terreno deberá ir, si una hilada de piedra en seco o un tendel de mortero. Las dos soluciones dejan que desear, pues al dejar y precisamente en la base piedras sin recibir, éstas quedarían sueltas y por muy bien que se macizaran con ripio siempre quedarían coqueras no muy interesantes desde el punto de vista constructivo; la segunda solución parece más racional pero presenta el inconveniente de que el tendel, al ser extendido con la paleta, ésta arrastraría tierra, que al confundirse con el mortero, le hará perder mucho de su resistencia máxima.

CIMIENTOS DE MAMPOSTERÍA HORMIGONADA

La cimentación resulta con mampostería hormigonada constituye una derivación de la anterior con la diferencia de que, en vez de utilizar el mortero como material de agarre, se utiliza el hormigón.

La piedra se dispondrá en hiladas horizontales. En cuanto al vertido del hormigón, podremos decir que colocada la primera hilada de piedra se recubrirá con una capa de hormigón que será apisonada con todo vigor, a fin de que “la grasa” se introduzca por todas la juntas que pudieran quedar.

La mampostería hormigonada se realiza mediante banquetas escalonada para dar lugar (Fig. 65), a que la piedra sea colocada como si se tratara de mampostería.

3





Este trabajo tiene 4 importantes fases:

1° Al comenzar la cimentación, s echará en el firme la primera togada de hormigón, que un peón, calzado con botas de goma y provisto de un rastrillo repartirá a lo largo de la zanja de forma que venga a quedar de unos 10 cm de espesor.

2° El oficial, provisto de paleta sentará la primera hilada de piedra, calzándola lo suficiente con el mismo hormigón de la zanja, cuidando especialmente de que ninguna zona de su asiento quede en falso o con alguna oquedad.

3° Posteriormente se volverá a echar otra tongada de hormigón equivalente a la primera, en cuanto a espesor, que será igualmente repartida por el mismo procedimiento aprisionando después.

4° Volverá a ponerse otra hilada de piedra, pero esta vez retranqueada 50 ó 60 cm con el fin de presentar un buen enlace cuando se continúe el trabajo; y así sucesivamente hasta su coronación procurando hacerla coincidir con hormigón, cuya superficie se dejará a “paso regla” o sea sin rematar, para que luego el mortero de arranque de los muros “haga clavo” en las rugosidades; obteniéndose con esto una más íntima unión entre cimentaciones y paredes.

CIMIENTOS CON HORMIGÓN CICLÓPEO

También se utiliza, sobre todo en grandes macizos, el hormigón ciclópeo. Tiene la ventaja sobre los anteriores de que resulta algo más barato al eliminar la mano de obra del oficial u oficiales, ya que para la confección y puesta en obra el hormigón ciclópeo, no se requiere especialización alguna, bastando, por tanto, los obreros con la categoría de peones.

El hormigón ciclópeo es muy parecido a la mampostería hormigonada y en rigor deben observarse casi las mismas precauciones, con la sola diferencia de que en la primera debe colocarse la piedra como si se tratara de una pared. En el hormigón ciclópeo, la piedra puede ser más pequeña y ser tirada por el obrero desde lo alto de la zanja y siempre que las capas de piedra y hormigón, se lleven alternadas, es decir, tongada de hormigón con tongada de piedra, procurando que no se amontone la piedra ni roce con la pared de la zanja. Es decir que la piedra debe ir totalmente envuelta en hormigón pues en caso contrario se produciría la coquera; la terrible coquera de la que hay que huir a toda costa.

CIMIENTOS CON HORMIGÓN EN MASA

Este tipo de cimentación es el más generalizado cuando las condiciones del terreno lo permiten; es también el que menos complicación tiene y el más rápido en su ejecución, máxime si se dispone de una hormigonera corriente de 250 litros, accionada con motor eléctrico de 220 voltios o con motor de gasolina.

RECONOCIMIENTO DE LOS ARIDOS QUE FORMAN EL HORMIGÓN

Loa áridos que intervienen en la formación de morteros y hormigones deben tener ciertas características en cuanto a granulometría y limpieza de limos o arcillas.

En la obra se reconocen las arenas tomando un puñado y estrujándolo en la mano. Si mancha y no cruje, será una arena deficiente; pero si ésta deja la mano limpia y cruje ásperamente, la admitiremos sin más averiguaciones. También se puede echar un puñado de arena en agua limpia, que quedará más o menos turbia según contenga más o menos impurezas.

Pero estos reconocimientos de tipo práctico, no nos llevan al resultado final de conocer exactamente cuando un árido es apto o no para su empleo. Y ante la duda no nos quedará otro remedio que investigar químicamente su composición, lo que en la práctica, al no tratarse de un caso especial, se pasa por alto, quizá por el retraso que en la obra suponen todas estas gestiones, de no haberlas previsto antes de su comienzo. En las normas españolas se prohíbe el empleo de áridos con un contenido de arcilla superior al 3 por 100 en peso.

Vamos a describir primeramente un ensayo de arenas a pie de obra.

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Para ello se toma una probeta de cristal o de plástico de 250 centímetros cúbicos (Fig. 66).

De la muestra representativa de la arena a ensayar se toma una determinada porción que se pasa por un tamiz y de la parte tamizada se echa en la probeta la cantidad necesaria para alcanzar en ella la división 100. A continuación se agrega agua hasta la división 150 y tapando la probeta con la mano, o mejor aún con un tapón de goma, se agita vigorosamente durante tres minutos.

Se deja sedimentar en reposo completo durante una hora y al cabo de este tiempo se observará en la probeta tres zonas:

La inferior estará constituida por la arena que ya se habrá depositado. Una zona intermedia constituida por la sedimentación de limos y arcillas; y

Una tercera zona de agua trasparente o ase trasparente.

Si la zona ocupada por la sedimentación de arcilla es decir, la intermedia, mide menos de 8 mm (Fig. 67) la arena es totalmente utilizable, siendo tanto más limpia cuanto menor sea esta zona.

Si esta zona tiene exactamente 8 mm, la arena tendrá el ya prohibido 3 por 100 de arcilla, por tanto se deberá lavar, si ello es económicamente posible, o desechar en caso contrario.

No hay que decir que si la zona fuese superior a 8 mm (Fig. 68) es que pasa del 3 por 100, tanto más cuanto más amplia sea esta zona.

Determinación de la materia orgánica existente en un árido

Uno de los principales enemigos de un mortero o de un hormigón es la materia orgánica, hasta tal punto que ésta puede llegar a impedir que el hormigón fragüe o, en el mejor de los casos, reducirá su resistencia mecánica haciéndole más atacable por los agentes atmosféricos y reduciendo en mayor o menor cantidad su durabilidad.

El que una arena o un árido manche los dedos, no es prueba suficiente para desecharla, bien es verdad que la mayor parte de las veces será así, pero es necesario cerciorarse bien, sobre todo, cuando obtener una buena arena de miga o de río resulte caro.

Para analizar un árido desde este punto de vista, s sigue el procedimiento de Duff Abrams.

Primeramente disolveremos completamente 15 gramos de sosa (hidróxido sódico) de buena calidad, en medio litro de agua. Conviene emplear una disolución recientemente hecha, ya que si lleva mucho tiempo preparada podría estar impurificada y falsearnos los resultados.

A continuación pondremos en una probeta graduada de 300 centímetros cúbicos, árido hasta la división 200. Seguidamente se tapa la probeta con tapón de goma o cristal y se agita vigorosamente unos minutos, dejándola a continuación en reposo.

Transcurridas 24 horas de reposo, se observa el color del líquido existente encima de la arena de acuerdo con las siguientes características:

Árido bueno para todo: líquido transparente o ligeramente amarillo.

Árido bueno sólo para trabajos que no sean delicados: líquido anaranjado.

Árido malo, pero utilizable en trabajos secundarios líquido de color parduzco.

Árido rechazable totalmente: líquido casi negruzco.

No demos, pues, más palos de ciego con respecto a la determinación de un árido y enfoquemos las cosas, desde su principio con un punto de vista más objetivo y más eficiente, ya que, unas horas perdidas (y que para estos ensayos se puede aprovechar la transición entre excavación y preparación de hormigonado) no significan nada si ello nos puede reportar una gran tranquilidad eliminando, en un principio, muchas preocupaciones con respecto al comportamiento de los áridos, material básico, por el momento en la construcción de edificios.

Para las cimentaciones de hormigón en masa no es recomendable, económicamente, construirlas con dosificaciones que pasen de los 200 kilos de cemento por m

3 de hormigón; en la práctica el más

utilizado es el de 150 y en algún caso, el aludido de 200.

CONFECCIÓN DEL HORMIGÓN A MANO

El hormigón, como todo el mundo, sabe, es una mezcla de cemento, grava y arena, cuya dosificación varía según el fin a que se destine. Los cementos a utilizar son los de fraguado lento y, a ser posible, los denominados cementos artificiales Pórtland, aunque en cimentaciones de no mucha envergadura, pueden utilizarse los naturales. Pero lo que sí discutiremos son los de fraguado rápido por la razón de que como todo hormigón necesita un apisonado y éste lleva algún tiempo, aquél fraguaría antes de comenzar tal operación.

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A continuación presentamos en la tabla 8 las dosificaciones más comúnmente usadas en fundaciones de edificios, indicando en las primeras columnas de proporción en volumen; y en la cuarta los kilos de cemento que entran en tal proporción por m

3 de hormigón y la última, sus aplicaciones.

APLICACIONES DEL HORMIGÓN EN CIMIENTOS TABLA 8

Cemento Arena Grava Kg de cemento por m2 Aplicaciones

1 1 1

1

1´50

2 3

4

3 4 6

8

400 300 200

150

Hormigón armado Cimentación de máquinas Cimientos de alguna importancia Cimientos ordinarios

Relación agua – cemento

En la confección del hormigón, la relación agua – cemento es de vital importancia, ya que un exceso de aquélla resta un poco su resistencia mecánica, lo que hace necesario contratar a obreros y capataces con cierta responsabilidad moral, pues hemos visto muchas veces cómo éstos, llevados de su tendencia a reducir el trabajo, de apisonado, procuran añadir al hormigón la mayor cantidad de agua posible y se impone la necesidad de que el hormigón sea trabajado convenientemente cuando no son muy manejables por excesivamente secos.

Una prueba práctica de la relación agua – cemento, la obtendremos fácilmente de la manera siguiente. Si al tomar un poco de hormigón y oprimirlo con la mano, se forma una bola y resume ligeramente y conserva su forma al soltarla, puede admitirse que la cantidad de agua es la conveniente.

A no se en obras pequeñas o de escasa importancia, en la actualidad no se hace el hormigón a mano, pero como esta práctica se sigue utilizando especialmente en el ambiente rural, daremos aquí algunas normas al efecto:

Sobre una pastera confeccionada con tablas o sobre una chapa, vamos volcando ordenadamente y con arreglo a la dosificación del hormigón que queremos realizar, los áridos y el cemento en seco. Este montón se volverá, como mínimo, tres veces al objeto de que el cemento se mezcle íntimamente con los áridos, cosa que reconoceremos cuando el montón haya tomado un color gris uniforme. Realizando esto se irá volteando, al mismo tiempo que otro obrero eche agua en pequeñas dosis; hasta conseguir la pastosidad común del hormigón y que reconoceremos mediante la prueba ya indicada.

Las normas alemanas prescriben que para el volteo en seco, se mezclará separadamente la arena con el cemento y luego al montón resultante se le adicionará la grava, con lo que ya todo junto se procederá a nuevos volteos. Esto es comprensible, pues si el secreto de un buen hormigón es el que el cemento se confunda y mezcle uniformemente cuando más volteos en seco se den mayor será esta uniformidad.

CONFECCIÓN MANUAL DEL HORMIGÓN

EN CUBETAS ESPECIALES

Uno de los procedimientos que simplifica extraordinariamente la puesta en obra o el volcado del hormigón en zanjas, pozos de cimentación, etc., es la confección del mismo en cubetas especiales (Fig. 69), en donde puede hacerse el hormigón sin mas operaciones auxiliares que, como decimos antes, su puesta en obra, lo cual facilita la forma cóncava del sistema que estudiamos. Mezclaos a mano todos los elementos que integran el hormigón no es necesario trasportarlo a lugar alguno, ya que con un simple impulso, la cubeta bascula, pudiendo terminarse la operación mediante una batidera de palo largo, si es que

6





en el primer impulso no haya volcado todo y hubiera quedado dentro del aparato restos del material.

CONFECCIÓN MECÁNICA DEL HORMIGÓN

Pero hoy en día y debido también a las amplias facilidades que las casas constructoras del material auxiliar para obras, conceden, es fácil que cualquier contratista de obras, por modesto que sea, posea una hormigonera con la que, no sólo se consigue que el esfuerzo humano sea menor al confeccionar el hormigón, sino que su rendimiento es mucho mayor.

Hay varios sistemas de hormigoneras: desde las más sencillas, hasta el complicado castillete; pero las más usuales son los dos modelos que presentamos a continuación:

Hormigonera de bombo oscilante:

La figura 70 representa una hormigonera de este tipo, que suele ser de tamaño pequeño pero no más de medio saco de cemento. Como observará el lector en la figura, va dispuesta para motor, hincándose la plataforma del mismo, ya que a estas hormigueras se las puede adoptar, distintamente, bien un motor eléctrico o uno de gasolina.

Las características técnicas de esta hormigonera son:

Capacidad del tambor, 160 litros.

Rendimiento, 3 a 4 m3 por hora.

Potencia del motor, 2 CV.

Peso propio de la máquina, incluyendo el carro de transporte, 450 Kg.

La mezcla del hormigón es debido a que el tambor donde van alojados los materiales lleva dispuesto unas palas fijas, las que, al girar, mezclan los componentes del hormigón, mezcla que será más completa cuando más rápidamente se consiga remover los materiales mediante el movimiento reseñado.

El tiempo de amasado contado desde que ha terminado de cargarse el tambor hasta la descarga de éste, viene determinando por la velocidad de la máquina y el volumen del material que interesa mezclar. La velocidad del tambor (velocidad óptima, es inversamente proporcional a la raíz cuadrada del diámetro del tambor), por ello, la duración del a mezcla debe ser, en hormigonera de eje vertical (basculante del tambor) de 30 segundos en un tambor de un metro de diámetro. Y en hormigoneras de eje horizontal, 90 segundos con tambor también de un metro de diámetro. En hormigoneras de eje inclinado, 120 segundos con una cubeta de un metro de diámetro.

Hormigoneras fijas de tambor giratorio:

Estas hormigoneras llevan una tabla junto a la estructura de la máquina para recibir los materiales, canal inclinable con doble mando para descargar el depósito dosificador de agua.

La figura 71 corresponde a una hormigonera del tipo que describimos. Se construye de diversos tamaños según capacidad del tambor.

Estas máquinas son para obras de importancia, por su capacidad y rendimiento, proporcionado grande masas de hormigón con regularidad.

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A continuación presentamos dos cuadros con las características de capacidad y rendimiento de las hormigoneras de tambor basculante y fijo más corriente utilizadas en España.

HORMIGONERAS DE TAMBOR BASCULANTE TABLA 9

Fabricante Modelo Capacidad litros Rendimiento en 8 horas m3

Ferrovías y

Siderúrgica

“

“

El Medrano

“

Guardiola, S.A.

“

“

“

El material industrial

C.A.

“

“

“

Huarte y Cía.

Gumersindo García

Luis Grasset

“

“

“

Metalúrgica San Martín

“

Florencio Gómez

22011

22014

22012

22013

160

300

H-1

H-2

H-3

G-2

Emira-10

“ 20

“ 40

“ 50

SHP.20

Jautor-250

27-C

27-SC

35-SC

35-C

Mipra

Mipra

OB

125

180

250

325

160

300

160

160

265

160

200

250

377

600

200

250

270

270

350

350

160

300

150

20

24

40

48

24

48

32

47

64

32

65

40

42

56

32

40

64

28

72

35

Es muy importante que para confeccionar el hormigón en la hormigonera, se echen en ella los diferentes elementos siguiendo exactamente este orden:

1° Agua

2° Cemento

3° Arena

4° Grava

8





HORMIGONERAS DE TAMBOR FIJO TABLA 10

Fabricante Modelo Capacidad litros Rendimiento en 8 horas m2

El Medrano “ “ Luis Grasset “ “ “ “ “ “ Ferrovías y Siderurgia “ Florencio Gómez “ “ “ “ “ “ “ Metalúrgica San Martín “ “ “ “

Universal 500 Universal 750

Universal 1000 50-T 50-C 80-T 80-T

100-T 150-T 150-C 22031 22032

0 T-1 T-2 T-3 T-4 T-5 C-1 C-2

Roll-100 Roll-200 Roll-300 Roll-750 Roll-100

500 750

1000 500 500 800 800

1000 1500 1500 1000 1500 130 200 350 700

1000 1350 200 350 100 200 300 750

1000

184 272 360 80 80

144 144 176 288 288 160 240 35 48 80

160 240 320 48 80 24 48 72

184 240

Ya que, de no hacerlo así, el hormigón no saldría homogéneo y habría zonas en las que sobraría de un material y faltaría otro.

Sobre todo hay que tener especial cuidado en echar el agua primero y su medida exacta, pues se ha dado el caso de que al adicionar agua, el hormigón ha salido bueno en su parte superior, quedando, en el fondo, completamente seco.

Esto es fácil de comprender si se observa el trabajo de una hormigonera y la función de sus palas interiores, las que tienen por objeto impeler hacia arriba los elementos menos pesados consiguiendo confundir y mezclar todos los elementos uniformemente.

PUESTA EN OBRA DEL HORMIGÓN

El hormigonado o puesta en obra del hormigón, lo llamaremos hablando de cimentación, relleno de zanjas. Consta de dos fases: El

transporte desde el lugar de su confección y el lanzamiento propiamente dicho. El transporte puede hacerse mediante carretillas y, si se trata de obras de mucha importancia, mediante trenes de hormigonar, castilletes de distribución o cintas transportadoras. El lanzamiento tiene como remate el apisonado del hormigón, que se realiza mediante pistones, generalmente de hierro.

Nos ha dado siempre un resultado práctico, consiguiéndose notables aumentos en el rendimiento del trabajo, volcar el hormigón directamente en las zanjas mediante una tolva de madera o chapa realizada al efecto (figura 72), y, sobre todo, para grandes extensiones a hormigonar, si se dispone de hormigoneras accionadas con motor a gasolina porque permiten un largo desplazamiento de los tendidos eléctricos.

MECHINALES

Pero antes de echar en las zanjas de primeras cargadas de hormigón, se replanteará con sumo cuidado el lugar en que se hayan situado los conductos para aguas residuales, así como su altura.

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Esto tiene por objeto el prever antes del mezclado de cualquier tipo de cimentación, no la colocación de los tubos, sino los huecos por donde han de introducirse los mismos, ya que, de otra manera, sería forzoso perforar la cimentación, lo que significaría un costoso trabajo además de la forzosa vibración producida por el mazo y el puntero, cosa no muy recomendable.

Estos mechinales pueden dejarse sin perjuicio para el cemento de las dos formas siguientes:

a) de madera

b) de yeso

Los de madera no son más que un pequeño encofrado realizado mediante cuatro tablas clavadas por su extremo y fijados en la masa de hormigón mediante el mismo. Estos tienen el inconveniente de que, si el cimiento o la situación de los mismos es profunda, costará trabajo recuperar las tablas, por lo que nosotros siempre hemos preferido lo de yeso.

Con yeso corriente, se hace un macizo cilíndrico con diámetro un par de centímetros mayores que lo que luego tenga el tubo y de igual longitud que el ancho del cemento. Una vez fraguado y endurecido el yeso se coloca en sentido transversal a la zanja y en el lugar indicado por los planos, y se hormigona tranquilamente, para después cuando convenga, perforar fácilmente, con cualquier herramienta puntiaguda, este yeso. Lo que se conseguirá a los pocos momentos, teniendo el conducto perfectamente logrado. El que recomendamos que se haga un par de centímetros mayor que el tubo, es con el fin de contar con la holgura necesaria para introducir cómodamente después los conductos.

UNIONES DE HORMIGÓN INTERRUMPIDAS

Ocurre diariamente que en el relleno de zanjas, bien por terminación de jornada de trabajo, o bien por traslado de tajo, etc, se interrumpe la construcción de un cimiento, que no obstante y pasada esta circunstancia transitoria será necesario continuar. Para ello, a fin de establecer en lo posible su continuidad monolítica, esta interrupción no se dejará con el talud natural que forma el hormigón ni mucho menos en su plano inclinado (figura 73), sino que se tomará ciertas precauciones que conviene reseñar.Calculado el espacio en que acabaremos de hormigonar, con unas tablas de encofrar haremos un encorado en forma de línea quebrada (Fig. 74) o si se considera más fácil en forma de V (Fig. 75), que fijaremos en las zanjas mediante unos pequeños codales, cuyo encofrado se podrá retirar en el momento en que el

hormigón haya tomado algo de consistencia. Si al reanudar la cimentación consideramos que la cara o caras con las que se mantuvo en contacto con el encofrado quedarán lisas o casi enlucidas, se salvará, en parte, esta dificultad picando las superficies correspondientes y vaciándolas después con abundante lechada de cemento puro. Caso de que su continuidad sea en sentido ascendente, se anclarán unas piedras tal y como se indica en la figura 75; pero sin olvidar la lechada dicha anteriormente, precaución a tomar no solamente en cimientos, sino también en cualquier estructura en la que el hormigón sea el material preponderante de relleno.

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PROTECCIÓN CONTRA LA INTEMPERIE

Aparte de los agentes químicos (de los que haremos mención en el último capítulo de la presente monografía) los enemigos del hormigón son las variaciones de temperatura y, más concretamente, las heladas y el calor excesivos.

Las temperaturas muy bajas retrasan el fraguado, debiendo suspenderse esta operación cuando el terremoto marque 4°. Algunos autores aconsejan que si a una temperatura de 0° es necesario continuar hormigonando, se añada a la masa aditivos tales como el cloruro de calcio en una proporción en peso del 4 al 5 por 100, o bien se calienta el agua de amasado; pero estos procedimientos tienen el inconveniente de disminuir la resistencia mecánica del hormigón. No obstante y si por la noche pueden preverse heladas deberá protegerse el cimiento mediante paja, tierra, sacos, etc.

A los 7 días de endurecido un hormigón el peligro de heladas ha cesado por completo.

En las altas temperaturas de 35 a 40° es más práctico dejar de hormigonar, pero se insiste en ello, convendrá resguardar el cimiento del sol por medio de sacos, ramas, etc., sobre los que continuamente se tendrá un ambiente de humedad mediante riesgos continuos.

Como dato curioso diremos que tanto el aspecto de bufado (calor) como el de halada, no se diferencian nada en absoluto.

HIERROS “EN ESPERA”

En un edificio de estructura de hormigón armado, pero cuya cimentación corrida se haya resuelto con hormigón en masa, la unión de ésta y los pilares se resuelve mediante las “esperas”, cuya definición corresponde al argot de albañilería.

Estos hierros, embutidos en la cimentación y sobresaliendo por encima de la rasante de la misma, tienen como misión la de unir toda la estructura, por lo que estos hierros y aun respondiendo al cálculo deberán tener un par de diámetros más que el que le corresponda al pilar.

La situación exacta de los mismos es como se presentan en la Fig. 77 (plata) y Fig. 78 (sección) o sea la parte embutida en hormigón (no menos de 69 cm) deberá ser igual a la que se eleva por encima del nivel del mismo.

Si el replanteo del edificio se ha realizado por el sistema de camillas la colocación de los esperas se realizará fácilmente si efectuamos la colocación (cosa que de otro modo no sería posible) antes de que el hormigón se endurezca, es decir que el momento justo de su colocación es cuando éste

comienza su fraguado. De camilla a camilla (Fig. 79) se tiran los cordeles en cuyo centro se formará un cuadrilátero que será el pilar, y para lo cual habremos descontado los gruesos de recubrimiento. A más los gruesos de los hierros del pilar, posteriormente será fácil introducir los hierros en el hormigón, auxiliándose de una maceta haciéndoles

pañear con los cordeles fijados anteriormente.

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CIMIENTOS CON HORMIGÓN ARMADO

En edificios muy cargados y en suelos movedizos a los que, por su constitución geológica, para dar con el firme es preciso ir a grandes profundidades, se hace necesaria la utilización del hormigón armado para la cimentación.

El hierro que se utiliza en hormigón armado, es el llamado acero dulce y también hierro siemens que se presenta en forma de varilla de sección redonda suministrándose en los calibres de 5 a 40 mm, aunque los más utilizados en la construcción son 5, 6, 7, 8, 12, 14, 18, 20, 22, 24, 25, y 30.

La prueba o ensayo del hierro en obra, puede hacerse mediante el doblado en frío sobre otra barra de doble diámetro (Fig. 80) sin que aparezcan grietas ni señal alguna de rotura.

La característica primordial el hormigón armado es la perfecta colaboración que existe entre los dos elementos para soportar toda clase de fatigas, estándole reservada al hormigón los esfuerzos de compresión mientras que el hierro absorbe los de tracción.

Algunos autores aconsejan que las armaduras se introduzcan en los encofrados libres de óxido o herrumbre, pero la práctica diaria demuestra que puede ahorrarse este trabajo ya que, en varias ocasiones que no se ha limpiado, al efectuar demoliciones, las armaduras salieron completamente intactas y casi pulidas.

Pero lo que sí es imprescindible es que la armadura esté lo suficientemente envuelta en hormigón para que los agentes exteriores no provoquen su oxidación. Este recubrimiento de unos 2´5 centímetros como mínimo, debe preverse de antemano, pues en caso contrario puede venir la ruina (o al menos grietas peligrosas) en la obra y precisamente por oxidación de la armadura. Es decir, que en rigor no importa que la armadura se utilice oxidada, sino que, posteriormente debe evitarse su oxidación.

COLOCACIÓN DE LAS ARMADURAS

La colocación de la armadura de pilares, pude hacerse cuando el hormigón de la cimentación ya está endurecido. Deberá encajar perfectamente en los cuatro hierros “en espera” a los que se asegurará mediante ligaduras efectuadas con alambre de atar.

BANCO FERRALLISTA

Actualmente existen máquinas que con un mínimo esfuerzo doblan el hierro automáticamente, aunque éste sea de gran calibre (Fig. 81).

Esta máquina va montada sobre chasis de ruedas para facilitar su trasporte a aquellos puntos de la obra en que convenga situarla. Para su accionamiento consta de un pedal y dispositivos para su mando a mano. Después de haber doblado un hierro adquiere automáticamente su posición inicial, y puede doblarse tanto hacia la derecha como hacia la izquierda sin necesidad de cambiar su dispositivo, lo cual supone el ahorro de personal especializado en el trabajo del hierro.

Se construye en tres tipos, SINDO la mayor la que es capaz de doblar en frío hasta redondos de 50 mm, siendo accionada por un motor eléctrico de 4 CV, y tiene un peso propio de 1,500 kg.

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Otras máquinas de pocas pretensiones son las dobladoras a mano, las qué, por ser de sobra conocida no reseñamos y las que también son sustituidas por el banco de ferrallista, que es como si dijéramos lo más elemental en esta clase de trabajos.

Con un par de tablones fijaremos mediante puntas clavadas de oído a unas barraquetas corrientes, de andamio, formaremos un buen banco de ferrallista. Para el doblado del hierro, en uno de los extremos clavaremos unas puntas gruesas sin cabeza o mejor aún unos recortes de hierro de calibre 5 u 8 en las que se ha practicado una aguzadura, en sentido diagonal a la barra y tal como se dispones en la figura 82; para después y con los grifos correspondientes se hará el doblado. Para que el hierro se mantenga rígido convendrá situar espaciadamente y a lo largo de la varilla, unos hierros iguales a los descritos en forma de tresbolillo (misma figura).

Para el doblado de los hierros de compresión bastará hacer una plantilla, aunque en realidad y tal es la pericia de muchísimos ferrallistas que con sólo este artefacto hemos visto realizar obras de gran envergadura.

LIGADURAS

Ya hemos enunciado antes que el atado o ligaduras se efectuarán en las armaduras de hormigón armado mediante el alambre de atar, que no es más que un alambre arrollado. Para ello hay también atadores mecánicos (figura 83), los cuales ahorran un 80 por 100 de mano de obra, efectuando de 3.000 a 1.500 atados por hora, según sea más o menos grande el aparato.

Las ligaduras a mano, se realizan pasando el alambre de manera que la ligadura presente la forma de cruz de San Andrés, la cual se fijará mediante la tenaza, dando vueltas al alambre y tensándolo mediante leve apoyo de la cabeza contar el hierro de la armadura. La operación se termina cortando el alambre sobrante, cuidando de que no sea al mismo tipo de la armadura, ya que de esta forma se disminuirá el atado, todo lo cual se muestra gráficamente en la figura 84.

CIMIENTOS CON FABRICA DE LADRILLO

Si por cualquier circunstancia, final de jornada, etc., hubiera necesidad de interrumpir la construcción del cimiento convendrá dejarlo en superficie escalonada o mejor aún con entrantes y salientes a modo de dientes, pues de este modo al continuar los trabajos se conseguirá una más perfecta trabazón y continuidad (Fig. 86).

Para terrenos eminentemente secos y para edificios de tipos chalet o casita de campo, no hay inconveniente en construir la cimentación con ladrillo macizo o mejor aún con el ladrillo denominado “gafa” que es el que tiene dos agujeros en el centro en forma de óvalo. Este ladrillo tiene la ventaja de que, al introducirse el mortero por los referidos agujeros, éstos se opondrán al deslizamiento con mucha más firmeza que los corrientes.

El ladrillo deberá estar bien conocido, no tendrá

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caliches y sus superficies deberán presentar un aspecto rugoso. Toda su masa será de composición homogénea. La prueba práctica de la calidad del ladrillo se hace frotando uno contra otro, pues si está bien cocido sus superficies permanecerán inalterables mientras que, en caso contrario, su masa se desmoronará. Otra prueba consiste en golpearle con un objeto duro, debiendo el sonido resultante ser agudo, metálico.

La cimentación con ladrillo se ejecutará con arreglo a las normas existentes para los muros previniendo y dejando los pasos correspondientes a las tarjetas,

las que se construirán mediante pilastra haciendo, como dintel de las mismas, una cuantas vueltas a modo de arco de descarga.

Antes de su puesta en obra, los ladrillos deberán ser regados con abundancia y puestos sobre las hileras a restregar sobre buena pasta de mortero y, mejor aún, vaciando el cubo por entero y extendiéndole con la paleta. El aparejo más indicado es “a la española”, o sea a tizón con juntas encontradas. Si las paredes de las zanjas con respecto al grueso de la cimentación lo permiten, se dispondrán las miras correspondientes y en todo caso se verificará el nivel, pero nunca se hará en forma que éste apoye directamente en las hiladas, sino en una regla larga, tal como se enseña en la figura 85.

Durante el tiempo que dura el fraguado del mortero se mantendrá la cimentación en un bien ambiente de humedad mediante riesgos.

Los tendeles no deberán ser excesivos, procurándose un grueso de juntas entre los 5 y los 12 milímetros.

En los cimientos escalonados de fábrica de ladrillo, el ancho se aumentará siempre en medio ladrillo, de modo que cada lado cuente con un sobrando de ¼ de ladrillos. En las paredes medianeras se da todo el sobreancho, de ½ ladrillo, en el lado interior. De este modo los escalos serán:

Fábrica de ladrillo con cal y ensanche en ambos lados, 2 hiladas.

Fábrica de ladrillo con cal y en un solo lado, 4 hiladas.

Fábrica de ladrillo recocido o de máquina, 1 a 2 hiladas.

El escalón inferior se construye, en general, una o dos hiladas más alto, ya que en la hilada inferir, por estar colocada sobre el terreno, a veces eficiente, no se puede contar con la misma resistencia y distribución de fuerzas que en la hilada superiores.

Las figuras 87 y 88 ilustrarán estos conceptos.

CIMIENTOS CON PIEZAS PREFABRICADAS

En Bogotá, y en el Centro Interamericano de Viviendas se desarrollaron unos interesantes estudios, con carácter de ensayo, al objeto de dotar las viviendas de un tipo de cimentación con piezas prefabricadas. Describimos este tipo de cimiento prefabricado en las figuras siguientes: Fig. 89. Excavación realizada, a la manera tradicional. Fig. 90. En el fondo de la zanja, relleno de arena de 10 cm de espesor y sobre la misma una barrera capilar de asfalto.

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Fig. 91. Cimentación de bloques huecos, dirección en forma de trapecio que facilita la transmisión de la carga al terreno. Fig. 92. Sobre los bloques huecos de la cimentación se indica la construcción del muro, también de bloque huecos. Fig. 93. Con el relleno de tierra la cimentación queda terminada. Otro tipo de cimentación prefabricada, es el realizado por los franceses, de cuya construcción dan idea las figuras siguientes:

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Fig. 94. El bloque hueco que constituye el cimiento en mutua ligazón con el panel, también prefabricado, es izado por una grúa y colocado en el lugar correspondiente.

Fig. 95. Detalle constructivo del cimiento con la pared incorporada al mismo, mostrando los mechinales por donde se inyecta el cemento y donde se aprecia también la ubicación de la cubierta y el cielo raso.

Fig. 96. Cimentación prefabricada continua de cerámica precomprimida de Freyssinet.

ENCOFRADOS

Aunque a simple vista sea una paradoja muchas veces nos hemos visto obligados a encontrar parte o toda de una cimentación.

No siempre los terrenos son sensiblemente horizontales, sino que, por el contrario, presentan pequeñas ondulaciones, donde no merece la pena realizar una cimentación escalonada, y es entonces cuando, para continuar el nivel de la cimentación, se impone el encofrado.

En las figuras 97 y 98 se muestra un ejemplo de lo dicho, cuya orientación suele bastar con unos cuantos tableros y, si acaso, algún tornapunta, ya que el propio terreno hará las veces del mismo.

Como norma general para la preparación de los tableros, diremos que los barrotes extremos de los mismos no se disponen a ras de los extremos de las

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tablas, sino remitidos en un espesor de tabla. Todas las cruces de barrotes extremos y tablas se aseguran con dos clavos, los de barrotes intermedios, con un solo clavo. Los clavos se colocarán de modo que la distancia al borde de la tabla en dirección a la fibra, sea por lo menos de 10 diámetros del clavo y transversalmente a la fibra de 5 diámetros. Con esto no solo trata de evitarse que se raje la madera, sino que también se procura buen asiento a la cabeza de los clavos y, por lo tanto, eficacia estática. Si un clavo se encuentra muy cerca de la testa de la tabla, un esfuerzo de tracción en sentido de la fibra no encontraría resistencia delante del clavo y se abriría la madera. Por eso dejando por lo menos 10 diámetros al final de la tabla, se tendrá madera suficiente para oponer resistencia al esfuerzo de cortadura ejercido por el clavo. El consejo de situar el clavo a 5 diámetros al borde de la tabla en sentido vertical a la fibra, lo justificamos porque un clavo es como una cuña que tiende a separar la fibra de la madera y para que quede fuera es necesario que encuentre en la tabla la resistencia suficiente. Tampoco los clavos deben clavarse muy próximos entre sí, pues cada uno de ellos acentuará en este caso el efecto de cuña de su compañero corriendo el riesgo de hendir la madera o de que los clavos no queden firmes y asegurados.

Dado el caso anterior de cimentación, con las indicaciones que acabamos de dar para la confección de tableros, realizaremos las mismas, para uso repetido, con arreglo a la figura 90.

También puede suceder que para alcanzar la cota que nos indique el plano de cimentación, esta “salga” fuera de la rasante del terreno y entonces el encofrado se hace un poco más complicado en cuanto a su arriostramiento se refiere y que estudiaremos seguidamente.

Como las tablas de los tableros resultan fatigadas por flexión y los barrotes son los destinados a recibir el empuje, es decir a impedir la flexión de las tablas, es preciso elegir la distancia del embarrotado de acuerdo con los esfuerzos que se presente y cuya distancia limite debe ser la de 60 cm.

También en principio, obtendremos un ahorro notable en la clavazón si disponemos el embarrotado de los tableros de forma que estos se hinquen en el terreno (Fig. 100). Se aseguran solo con un clavo a la tabla superior del tablero y, circunstancialmente, alguna tabla que no siente bien para evitar escapes de hormigón e imperfecciones en los parámetros.

Hay muchas maneras de arriostrar los encofrados, pero la que ha nuestro juicio es la más conveniente, tanto en el orden técnico

como en el económico, es la representada en la figura 101.

Las correas las haremos con cuadrillo de 10 x 10 cm; estas tienen por objeto absorber más aun el empuje a flexión, ya que suponemos una cimentación de alguna importancia.

Cada 80 cm. longitudinales, dispondremos de latiguillos con hierro de 5 mm (estos latiguillos, una vez desencofrados, se cortarán a ras del hormigón, aunque hay también quien acostumbra a doblar el hierro sobrante con el que el elemento adquiere algo más de consistencia) que terminaremos de tensar mediante cuñas.

A excepción de las carreras y estacas, se puede utilizar tabla de

10´5 x 2´5 cm.

Los codales, que en realidad no son más que escotillones con el ancho exacto de lo que ha de ser la cimentación y que hay que ir quitando a medida que avanza el relleno de cimientos, los fijaremos

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provisionalmente con clavos sin embutirlos totalmente en la madera para su fácil extracción. Dando a las tablas un filo de cierra en su mitad obtendremos los codales.

La longitud de los tornapuntas depende de la altura de los cimientos y de la distancia de las estacas a los tableros. El tornapunta debe quedar con inclinación de 45 a 60° y su pie clavado en un costado de la estaca.

Para completar la rigidez o arriostramiento del tornapunta es preciso triangular la unión con una solera o riostra. Esta es una pieza horizontal o muy inclinada que va del pie del tornapunta a la base del barrote y va clavada a la estaca. Nunca se clavará el tornapunta y la solera al mismo lado de la estaca, sino uno por la derecha y otro por la izquierda, con objeto de que la estaca trabe mejor. Disponiendo los tornapuntas de este modo y colocando bien las carreras y latiguillos, se obtendrían encofrados con estabilidad perfecta.

BÓVEDAS

Cuando para encontrar un terreno firme sobre el que asentar el edificio debe excavarse profundidades superiores a los 2 m, desde el punto de vista económico no es aconsejable el cimiento continuo y es entonces cuando se recurre a la cimentación llamada discontinua.

Cimentación discontinua es aquella que está formada por una base previa de pilares o bóvedas, sobre la que se establece la obra de fábrica; o sea que en vez de efectuar la excavación en zanja, se procede:

1° A la construcción de pozos de cimentación que estarán separados unos de otros, como máximo de 3 a 4 m. El material de relleno de estos pozos, es el hormigón. También se puede utilizar el ladrillo.

2° Construcción de arcos entre pozo y pozo de cimentación. Estos arcos son de obra de fábrica o de hormigón, llamados usualmente arcos de descarga.

3° Cimentación continua sobre la base formada, con obra de fábrica corriente.

Los pozos se procurarán distribuir entre los puntos más cargados (ángulos, entre paños, etc.), pueden tener sección rectangular. El relleno de los pozos con hormigón se efectúa por capas sucesivas de 20 a 30 cm bien apisonadas.

Las cimbras de los arcos de cimentación las forman el terreno mismo, para lo cual se acondiciona el terreno mediante riesgos y apisonado.

Los arcos pueden ser: de medio punto (véase figura 23), rebajados o elíptico, aplicándose estos últimos cuando los pozos estén muy distanciados unos de otros, en cuyo caso es necesario unirlos en los arranques con una varilla de hierro para compensar empujes, como puede verse en la figura 24 del primer capítulo.

BOVEDAS INVERTIDAS

Una forma de repartir la presión de pilares aislados al terreno, es la construcción de bóvedas invertidas cuyos arranques están bajo los zócalos de los distintos pilares de cimentación, tal como se indica en la figura 27 del primer capítulo.

Esta clase de tipo de cimentación sirve para sustituir a las lozas y vigas de hormigón armado, y hoy en día casi no se emplean. No obstante, esta clase de bóvedas se pueden colocar como sostén parcial de la obra o en toda la extensión de su superficie, en cuyo caso es necesario que se proyecte para aguantar fatigas longitudinales que producen las bóvedas. Especialmente en sus arranques, para lo cual se colocan (como anteriormente dijimos) tensores bien protegidos contra la oxidación.

Un caso concreto de construcción de bóveda invertida puede ser un puente de ferrocarril cuyas sobrecargas de trenes, no es imposible transmitir al terreno solamente mediante las pilas y estribos, sino que es necesario la superficie adicional de la bóvedas invertidas, cosa que también permitirá reforzar las pilas y el arco superior.

Este sistema de cimentación que estudiamos, adolece del defecto que si los asientos son desiguales, la propia acción de la bóveda no tiene lugar, pudiendo agrietarse, con el inconveniente de la falta de ligazón de conjunto.

ZAPATAS

Se da el nombre de zapatas, a los zampeados escalonados que gradualmente pasan, del grueso del muro, al nivel de mayor superficie de sustentación, lo que ya se estudió debidamente en el apartado sección escalonado y a la cual remitimos al lector.

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ZAPATAS ARMADAS

Las zapatas armadas pueden construir un sustitutivo del emparrillado y tienen como finalidad repartir la carga en una mayor superficie. En rigor no es más que una losa armada como puede verse en la figura 102.

CIMENTACIÓN SOBRE ARENA

Cuando el terreno es arenoso el mejor sistema es el pilotaje, pero sus características ya las veremos más adelante al tratar este tema. Ahora vamos a estudiar la arena como base de sustentación.

La arena se ha empleado bastante como cimentación: ejemplo: depósitos de palastro para gasolina. Pero para ello es necesario que el terreno reúna 2 características esenciales: que no sea demasiado blando (pues la arena se hundiría poco a poco en el mismo) y que esté al abrigo de corriente de agua pues la arrastraría.

Para realizar una cimentación de arena se comienza efectuando una excavación de unos 75 cm. Posteriormente, echaremos la arena por capas sucesivas que se irán apisonando con objeto de que la misma se introduzca en las paredes laterales de la zanja.

La cimentación de arena presenta la ventaja de lo reducido de su coste y la de que reparte uniformemente la carga del edificio. El procedimiento anterior indicado es muy antiguo, usándose aun en la actualidad. Se basa (Fig. 103) en que la presión del cimiento sobre la arena se trasmite al suelo según una pirámide truncada cuyas caras están inclinadas a 45°, con lo que la superficie del asiento del cimiento C se amplía. La letra D corresponde a la altura del relleno de la arena,, el cual se puede mejorar mediante un apisonado mecánico.

CIMENTACIÓN SOBRE FANGO

La cimentación sobre terrenos fangosos, es de especial interés, ya que muchas veces es necesario afrontarlas en labores portuarias. Estos terrenos tienen asientos enormes y a veces verdaderos hundimientos, tales como un dique que se construyó en La Spezia (Italia) el cual se apoyaba en un lecho de fango y el que, al término de 4 años, descendía 18 metros en algunos puntos.

Estos hundimientos de fundaciones pueden aminorarse interponiendo entre fango y el cemento una gruesa capa de arena que oscile entre los 2´50 y 3 m de altura. Sistema del que quedó prácticamente demostrada la eficacia, pues en el mismo terreno del puerto de la Spezia se construyó después en esta forma y en los 16 años de terminada la construcción sólo se nota un asiento de 80 cm como máximo.

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Pero el sistema más generalizado, es el que se ejecuta mediante el emparrillado, el cual (Fig. 104) es una construcción de largueros de madera de encina dispuestos en sentido horizontal y transversal sobre las cuales se establece una plataforma del mismo material.

El emparrillado debería tener una superficie algo mayor que la del edificio pero en la práctica se limita la construcción del emparrillado a la superficie ocupada por muros, aunque con mucha más anchura para mejor repartir su carga. Entre los emparrillados se coloca tierra apisonada, a la vez que se une por medio de largueros.

Los travesaños van debajo y son de 20 a 30 cm de espesor. En la unión de cimientos de 2 alas contiguas, los largueros de una de ellas se prolongan por encima de la otra (Fig. 105).

Cuando existe desigualdad en el asiento de las cargas, es fácil la aparición de grietas por flexión de los maderos, lo que se evita enlazando los diferente cimientos con arcos de descarga y ampliando los mismos con zapatas (Fig. 106).

Actualmente, en la construcción de los emparrillados, se emplea, más que la madera, el hormigón armado, en forma de losas ya descritas, o formado por un grupo de vigas metálicas paralelas entre sí y tubos intermedios para su fijación y correcta distribución, tal y como se ve en la Fig. 107, la que representa el emparrillado de los apoyos de las columnas del rascacielos Empire State de New York.

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CIMENTACIÓN EN EL AGUA

Como luego veremos, éstas se realizan mediante ataguías, tablestacas, etc., pero para aquellos lugares en que las profundidades sean excesivas, la cimentación se realiza mediante cajones sin tapa, llamados cajones flotantes, los que son construidos en tierra y botados al agua de forma análoga como cualquier embarcación. Estos cajones pueden ser construidos de hormigón armado y acero.

Emplazando el cajón que nos referimos en el lugar exacto, y utilizando arena como lastre, se va sumergiendo mediante una guía de pilotes, con el fin de que llegue al fondo en su posición correcta, donde se le asegurará mediante anclajes. El suelo que haya de soportar el cajón deberá ser horizontal. Dicho terreno se prepara con excavadoras, o bien haciendo un terraplano con arena.

Los grandes cajones flotantes se dividen interiormente en compartimientos, tanto en sentido horizontal como transversal, con objeto de dotarlos de mayor resistencia, de todo lo cual da una idea las figuras 108 (alzado) y 109 (planta).

En las cimentaciones en el agua también se emplea el sistema denominado sobre escalera, el cual consiste en que una vez realizada la superficie de asiento por medio de dragas, se lanzan al agua bloques de piedras u hormigón, sobre los cuales se establecen las fundaciones (Fig. 110).

ATAGUÍAS

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Con objeto de que un terreno anegado se pueda construir una cimentación, se disponen ataguías (también conocidas con el nombre de diques). El sistema consiste en formar un empalizado o recinto cerrado lo suficientemente impermeable para que el agua, una vez sacada de este recinto, no pueda penetrar otra vez y dificulte las faenas de excavación.

El sistema más elemental es el formado por un terraplén de tierra apisonada (Fig. 111) la que, para la formación del recinto, dependerá de su calidad, así como de su espesor, de su apisonado y del movimiento que tengan las aguas.

A título de orientación podemos indicar que para aguas tranquilas y de profundidades no mayores a un metro, si se emplean tierras arcillosas dan buenos resultados estas ataguías, construyéndose con un ancho en la parte superior

igual a la profundidad del agua. El ancho de la parte inferior depende de talud natural de la tierra a emplear.

Cuando la altura del agua sea superior a un metro, será necesario reforzar el sostén de tierra con una pared de madera, que puede situarse en el centro como en la figura 111; de tras del montón de tierras (Fig. 112), apoyada a la pared por un tornapuntas, o como en la figura 113, en que la pared de madera está en contacto con el agua, suprimiéndose el tornapuntas.

Las estacas acostumbran a ser de 0´18 a 0´25 m de diámetro colocadas a la distancia de 1 a 1´25 m y enlazadas por los tablones con

travesaños (Fig. 14).

La ataguía con doble pared de madera forma un cajón que se rellena de tierra. En la figura 115 puede verse un esquema de las ataguías de este tipo. Como se observará, está formada por dos paredes continuas de tablones, situados a 2´25 m de distancia, con una serie de estacas externas bien incrustadas en la tierra.

La forma de colocar los tablones depende de la finalidad que se persiga; si se trata de conseguir solamente el apoyo de la tierra, se coloca uno al lado del otro como en la figura 116.

Cuando a demás del apoyo interesa la impermeabilidad se

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ensamblan los tablones en la forma que se indican en las figuras 117 y 118. Este tipo de sostén es muy utilizado para alturas de agua de 3 a 3´50 m.

Cuando la altura de agua es superior a 3´50 m el tipo de dique o sostén que se utiliza es el de escalera que consiste en una serie de diques adosados de diferentes alturas. En la figura 119 pude observarse un muro ataguía con dos escalones para una altura de 5 m, relleno de arena.

La arena se emplea en lugar de tierra, cuando se teme que pueda haber infiltraciones de agua.

TABLESTACAS

También los tablestacados son paredes formados por tablones unidos por travesaños y terminados en punta que se hincan en el terreno, tal como puede verse en la figura 120 en la que se observa que hay unos tablones que se hincan más profundos haciendo las veces de pilotes.

Para evitar el desplazamiento que los empujes pueden ocasionar sobre el tablestacado se unen mediante costillas de perfiles laminados o con las puntas ensambladas como anteriormente indicamos al referirnos a las ataguías.

El fin primordial de las tablestacas es asegurar

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las paredes contra los desprendimientos antes de iniciar la excavación, cuando, por alguna razón exista agua subterránea en el lugar de la obra.

CAJONES INDIOS

El método indio se ejecuta mediante pozos de ladrillo u hormigón. Los de fábrica de ladrillo, generalmente circulares, tienen la ventaja, dado su peso, de que su descenso puede hacerse sin piezas suplementarias; simultáneamente puede efectuarse su prolongación con el descenso. Según se va ejecutando, los muros de fábrica de ladrillo deberán sobresalir de la tierra lo necesario para que, al descenso inmediato, puedan resistir la presión del terreno y el muro sobresalga algo de la superficie. Con una corona triangular de madera o un corte de acero, quedará protegida la parte inferior de la pared, que es la que se abrirá paso en el terreno durante su hinca.

Hay un inconveniente en la hinca de estos pozos y es que como son circulares, tienen la tendencia a girar sobre su eje lo que produce desplazamiento de la dirección vertical que interesa dar.

La dimensión de los pozos es proporcionar a las cargas que deba soportar, así como a la resistencia del suelo, aunque no se tengan en cuenta las fuerzas de razonamiento entre las cajas y la tierra.

Para la construcción de estos pozos se adoptarán grandes dimensiones, pues es preferible construir pocos muros de este tipo a muchos de dimensiones más pequeñas.

Los muros serán construidos con fábricas de ladrillo prensado o recosido, recibida con mortero de segmento de fraguado rápido. Su paramento exterior, en roce con la tierra, deberá ser enlucido a fin de disminuir el rozamiento.

Con objeto de aumentar el peso se harán más gruesas las paredes por su parte interior siempre que haya espacio suficiente.

Cuando el suelo esté formado por estratos de distinta naturaleza que oponga al rozamiento resistencia variable puede armarse la pared sobre una columna en la que se ancla, evitándose con ello que el pozo se destruya por disminución brusca de rozamiento.

En la actualidad y por sus inconvenientes y muchas dificultades no se usa este procedimiento, prefiriéndose otros sistemas de cimentaciones tales como pilote, aire comprimido, etc., que lo ha desplazado por completo, y es raro que cualquier tratado de técnica constructiva moderno, lo incluya en su índice.

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PILOTES

En terrenos de escasa resistencia, en los que la zona para recibir las cargas está a gran profundidad o cuando el terreno está empapado de agua, se recurre al sistema de pilotaje. Tiene por misión transmitir las cargas que gravitarían sobre un estrato del terreno a otro de mayor resistencia, ahorrando la total excavación para la búsqueda del mismo y el mayor volumen de cimentación.

Los pilotes se clasifican como sigue:

tornillode

puntademaderadepilotesa ....

tornillode

puntade

discode

metálipilotesb .....cos.

spretensado

situindosprefabrica

tallerendosprefabrica

armados

masaen

hormigóndepilotesc

""

..

PILOTES DE MADERA

Son árboles derechos, generalmente de encina, la que se escoge sin nudos, y con un diámetro de 20 a 30 cm. Para protegerlos d la humedad se les hace un revestimiento previo con hormigón, hierro o sustancias alquitranadas, etc.

Su parte inferior termina en punta, cuya longitud varía desde su propio diámetro al doble del mismo. A la misma se le adapta unas chapas de hierro en la forma que puede verse en la Fig. 118. La parte superior es protegida con una arandela de hierro con el fin de que cuando se procede a su hincamiento, el martinete no desgaje la madera.

Los pilotes de madera provistos de tornillos se utilizan generalmente para el pilotaje en sentido oblicuo.

PILOTES METÁLICOS

Como ya dijimos anteriormente, los pilotes metálicos, pueden ser de disco, de punta o de tornillo.

Los de discos son muy utilizados en la construcción de las cimentaciones de puentes ferroviarios. Su parte inferior está formada por una plancha circular (disco) reforzada por medio de nervios, con un agujero en el centro (Fig. 129 y 130), por el que se inyecta agua a presión para hacer la abertura por la que se introduce el piloto.

El de punta (Fig. 131), se clava por percusión o también por inyección o presión por el agujero central de que está provisto.

Los pilotes de tornillos son muy utilizados en terrenos sujetos a cambio de humedad y sequedad; su punta (Fig. 132, 133 y 134), va provista de 2 a 3 filetes en espiral de gran saliente, que al hacer girar el pilote, lo introducen en el terreno. Este tipo de pilote está en función con la dureza del terreno, disminuyendo el diámetro de la hélice cuanto más aumenta aquella.

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PILOTES DE HORMIGÓN

En un principio se creyó que a la acción de los martinetes de hincamiento; el hormigón se desintegraría. La práctica demostró lo contrario. Los pilotes de hormigón se utiliza solo en pequeñas profundidades, existiendo infinidad de tipos, de cuya nomenclatura dimos cuenta a principio del presente capítulo y de los cuales trataremos separadamente según marca o denominación.

Pilote “Vibro”: Son los formados mediante tubos de un largo máximo de 20 metros. Su hinca es

por medio de martinetes, llevando en su interior una armadura compuesta con 4 varillas de 20 mm Ø son muy utilizados en Inlaterra (Fig. 135 y 136).

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Otro pilote similar al SIMPLEX es el “Strauss”, diferenciándose únicamente en que la introducción del tubo se ejecuta mediante taladro

Pilote “Simplex”

Es muy utilizado en los Estados Unidos. Consiste en clavar un tubo de acero provisto, en su parte inferior, de una punta resistente. La forma de operar es la siguiente: se va echando el hormigón al mismo tiempo que se va extrayendo el pilote poco a poco y a medida que se va sucediendo las tongadas, las que se apisonan mediante el pisón suspendido de una clave. En las Fig. 137, 138 y 139 puede verse el hincado, retirado y como queda finalmente el pilote.

A veces, a la base se le da mayor superficie, denominándose en este caso pilote “simplex prensado”.

Tiene el inconveniente de que la tarea de extraer el tubo se hace penosa y difícil y dificultándose, caso de tener armadura, su apisonado hasta el punto de que pueda modificarse su posición.

Pilote “Wilhem”

Este es un sistema perfeccionado del “simplex”, en el sentido de darle más superficie a la base, para lo que utiliza un explosivo que al estallar hace un cono esférico, por donde se introduce el hormigón (Fig. 140, 141, 142, y 143).

Su proceso de construcción es el siguiente:

1° En el terreno se hinca un tubo de acero en cuyo seno inferior se deposita una carga de dinamita protegida con un tablero de madera.

2° Se rellena el tubo con hormigón fluido.

3° Se extrae un poco de tubo y se provoca la explosión, a cuyo efecto el terreno se comprime, produciéndose el vano esférico mencionado anteriormente, y que pasa a ocupar el hormigón fluido.

4° Se rellena el tubo, que se va sacando poco a poco hasta la formación del pilote.

Pilote “Radio”

Es uno de los más usados en España. La perforación se efectúa como si se tratara de un sondeo de gran diámetro, con diversos elementos, de forma que se van conociendo las diversas zonas de terreno que se van atravesando, con lo que se adapta la longitud del pilote a la resistencia de estos.

Una vez perforado, se coloca la armadura y acto seguido se rellena con hormigón mediante una cuchara especial, cerrada en un extremo inferior por una válvula automática que se abre cuando se apoya en el fondo, con lo que se evita que el hormigón se mezcle con el agua que puede existir entre el tubo y la forma. Se va rellenando por partes y lentamente se apisona a la vez y se va retirando el tubo de forma, con lo que el pilote no sale cilíndrico sino con protuberancias que son como las resultantes de su herencia en el terreno.

El diámetro de los tubos es entre 35 y 45 cm, lo que resulta para el pilote de 40 a 60 cm según el terreno y sus características.

Para terrenos de poca consistencia son de gran aplicación.

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Pilote “Derquí”

Otro tipo de pilote de los más empleados en España es el “Derquí”. Sus características corresponde al de tipo strauss, aunque más perfeccionado. El hormigonato se efectúa mediante una campana de cierre estanco. Las tuberías de moldeo y perforación se recuperan por fases.

El vertido del hormigón en el interior del tubo se efectúa disponiendo una tolva o campana en su parte superior con cierre totalmente estanco y el llenado se realiza sin disgregación del árido, con lo que se logra una mayor homogeneidad del material.

Otro tipo de pilote de Derquí es el conocido con el nombre de “Con estroma “ y que es muy adecuado para terrenos muy blandos, caracterizándose por tener la base ensanchada y una doble armadura, la normal y otra de tela metálica cuya forma recuerda los antiguos corsés femeninos y que se coloca después de vertido el hormigón en la base ampliada. Se emplean, como puede verse en las figuras 144, 145, y 146, dos tubos de diferente diámetro, el mayor para dar a la base el ensanche necesario (Fig. 144), y una vez hormigonado éste y colocado el corsé de tela metálica se coloca el segundo tubo (Fig. 145). A medida que se va hormigonando se retiran los dos tubos, realizando el vertido del hormigón como en el pilote descrito en primer lugar por medio de la tolva o campana Derquí.

Para cargar muy próximos entre si y fuertemente concentradas, se utiliza el pilote Derquí con ensanche excavado, cuyo procedimiento consiste, mediante trépanos ya rotativos, ya por percusión y con tubos, llegar hasta la profundidad conveniente a la del pilote, menos 2 m a fin de poder ensanchar la base.

DESMOCHADO DE PILOTES

El desmochado de los pilotes consiste en cortarlos a nivel de la rasante del terreno.

COLOCACIÓN DE PILOTES

Los pilotes se colocan al tresbolillo o formando otras figuras semejantes. De entre ellos se retira la tierra removida, cuyo hueco se rellena con hormigón. Posteriormente se forma (enmarcándolos a todos) un emparrillado de madera chapada, sobre la que se apoya toda la construcción o edificio; algo similar a lo que representado en la figura 147.

Para mayor facilidad de hincar el pilotaje oblicuamente, se usan pilotes de tornillo, que son los que, en vez de una punta característica, tienen un tornillo.

Si la longitud o la profundidad que hay que alcanzar es tal que no es posible contar con pilotes de madera de una sola pieza, pueden empalmarse dos, uniéndolas primero sólidamente con varillas de hierro y luego recubriéndolas con hormigón.

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EXTRACCIÓN DE PILOTES

La extracción de pilotes se realiza generalmente solo en los casos en que se han colocado de forma transitoria, pudiéndose realizar esta operación con un trozo de palanca (Fig. 148) que, como podrá observar el lector, por uno de sus extremos tiene dispuesta una tenaza, un anillo de agarre o una cadena, según expresa la citada figura.

Otro procedimiento, que para pilotes de gran longitud es más eficaz, consiste en utilizar una prensa hidráulica (Fig. 149) que colocada en forma fija permite un desarrollo de mayor fuerza extractora y de fácil manejo.

También, en ciertas ocasiones, se utilizan ciertos explosivos.

CÁLCULO DE PILOTES

El cálculo de pilotes se realiza teniendo en cuenta:

a) Su construcción.

b) El transporte del taller a la obra por las vibraciones que sufre el material.

c) Su levantamiento por grúa.

d) Su hinca.

e) Las cargas a soportar.

Como regla general se puede decir que el cálculo se basa, principalmente, en los esfuerzos que sufre durante su transporte y la tensión producida al ser izado por la grúa para prepararlo a la hinca.

También, como es natural entra en juego la sección del hormigón y del hierro de que está compuesta su armadura; así como también la transmisión de fuerzas por frotamiento con el terreno y presión de la punta aunque estas circunstancias quedarán perfectamente determinadas con pilotes y cargas de ensayo, empíricamente se puede tomar la de 1´ 2 toneladas por cada cm de longitud del pilote enteramente embutido en el terreno.

Una vez determinado el numero de pilotes a colocar, será necesario determinar la forma de la losa sobre la que irá la construcción cuya forma geométrica se habrá escogido, partiendo de colocar los pilotes al tresbolillo, formar una figura (losa) cuadrada, rectangular o poligonal, según más interese en cada caso.

Despreciando el peso propio de la losa y el de la tierra superpuesta, se determinarán, para el cálculo de las mismas, los momentos y la reacción que el pilote ejerce en su eje, pues es necesario tener muy en cuenta el esfuerzo portante a que está sometida la losa.

Seguidamente y por las tablas damos las diferentes medidas de las losas para cimentaciones con pilotes de hormigón armado y de madera. La carga concentrada es de 30 toneladas para los primeros y 15 para los segundos. La distancia entre ejes es de 0´ 90 y 0´ 75 respectivamente.

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PILOTES DE HORMIGÓN ARMADO TABLA 21

LOSA Toneladas

carga

Altura Útil cm

Altura Total cm

Barras N° de pilotes a b

Rectangular a = 1´50 m b = 0´90 m Columna 30 x 30

53 45 55 61

55 65 71

8 Ø 16 6 16

5 16

4 Ø 16 3 16

3 16

2

Triangular

a = b = c = 2´_ m Columna 30 x 30

80 45 53 61

55 63 71

10 Ø 16 8 16

7 16

3

Cuadrada

a = b = 1´50 Columna 40 x 40

105 43 50 60

53 60 70

17 Ø 16

15 16

12 16

17 Ø 16

15 16

12 16

4

Cuadrada a = b = 1´90 m Columna 40 x 40

130 58 65 75

68 75 85

17 Ø 16

16 16

13 16

17 Ø 16

16 16

13 16 5

Rectangular a = 2´40 m b = 1´50 m Columna 45 x 55

156 65 75 85

75 85 95

16 Ø 19

14 19

13 19

17 Ø 16

15 16

13 19

6

Exagonal

Distancia entre vértices a = 2´54 m Distancia entre bases b = 2´20 m Columna 50 x 50 m

181 70 80 85

80 90 95

13 Ø 19

11 19

10 19

15 Ø 19

13 19

12 19

7

Cuadrada a = b = 2´40 m Columna 55 x 55 cm

231 85 95 105

95 105 115

17 Ø 19 16 19

14 19

17 Ø 19 16 19

14 19 9

Rectangular

a = 3´30 m b = 2´40 m Columna 68 x 68 cm

308 304 301

87´5 105 120

100 117´5 132´5

19 Ø 22 16 22

14 22

11 Ø 25 9 25

10 22

12

Rectangular a = 3´30 m b = 3´10 m Columna 60 cm Ø

355 351 348

92´5 107´5 120

105 120

132´5

22 Ø 22

18 22

16 22

22 Ø 22

19 22

10 28 14

Cuadrada

a = b = 3´30 m

Columna 66 cm Ø

405 401 397

104 116´5 121´5

116´5 129 134

20 Ø 25 23 19

12 28

20 Ø 25 23 19

12 28

16

Rectangular

a = 3´80 m b = 3´20 m Columna 66 cm Ø

450 446 441

116´5 121´5 136´5

129 134 149

24 Ø 25 16 28

18 25

17 Ø 25 15 25

18 22

18

Rectangular a = 4´20 m b = 3´30 m Columna 70 cm Ø

500 495 490

120 137´5 152´5

132´5 150 165

28 Ø 25

25 25

12 28

20 Ø 25

18 25

16 25 20

Para el cálculo de la anterior tabla se han empleado:

Coeficiente de trabajo del hormigón = 20 kg/cm2

Coeficiente de trabajo del acero = 400 kg/cm2

Coeficiente de esfuerzo cortante = 5 kg/cm2

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PILOTES DE MADERA TABLA 22

LOSA Toneladas

carga

Altura Útil cm

Altura Total cm

Barras N° de pilotes a b

Rectangular

a = 1´37 m b = 0´76 m Columna 30 x 30 cm

26´5 33 30

37´5

33 40

47´5

6 16

8 Ø 16 5 Ø 16

4 Ø 16 4 16

4 16

2

Triangular a = b = c = 1´80 m Columna 30 x 30 cm

39 30

37´5 45

40 47´5 55

7 Ø 16 6 16

5 16 3

Cuadrada

a = b = 1´37 m Columna 30 x 30 cm

52,5 33

37´5 45

43 47´5 55

12 Ø 16

10 16

8 16

12 Ø 16

10 16

8 16 4

Cuadrada a = b = 1´72 Columna 40 x 40 cm

65 37´5 45 50

47´5 55 60

15 Ø 16 12 16

11 16

15 Ø 16 12 16

11 16

5

Rectangular a = 2´10 m b = 1´35 m Columna 42 x 42 cm

78 45 50

57´5

55 60

67´5

11 Ø 19 10 19

9 19

12 Ø 16 11 16

10 16 6

Exagonal

Distancia entre vértices a = 2´20 m Distancia entre bases b = 1´90 m Columna 38 x 38 cm

90 47´5 53

60´5

57´5 63

70´5

15 Ø 16 13 16

11 16

15 Ø 16 13 16

11 16 7

Cuadrada a = b = 2´10 m Columna 43 x 43 cm

115 53 58

65´5

63 68

75´5

17 Ø 19 15 19

13 19

17 Ø 19 15 19

13 19 9

Rectangular

a = 2´85 m b = 2´10 m Columna 48 x 48 cm

152 63´5 71 81

76 83´5 93´5

14 Ø 22

12 22

11 19

14 Ø 19

13 19

14 16 12


176 63´5 71 81

76 83´5 93´5

13 Ø 22 12 22

14 19

12 Ø 22 11 22

13 19

14

Cuadrada

a = b = 2´85 m Columna 55 x 55 cm

202 68´5 76 86

81 88´5 98´5

15 Ø 22

14 22

12 22

15 Ø 22

14 22

12 22 16


224 78´5 91 100

91 103´5 112´5

18 Ø 22 12 25

14 22

13 Ø 22 11 22

10 22

18

Rectangular

a = 3´60 m b = 2´85 m Columna 60 x 60 cm

248 81 91 101

93´5 103´5 113´5

13 Ø 28

15 25

18 22

15 Ø 22

18 19

16 19 20

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MAQUINARIA PARA LA HINCA DE PILOTES

Dará una idea bastante exacta de lo que es un martinete para la hinca de pilotes, nuestras figuras 150 y 151 que, aunque anticuado y rústico, es donde se basó la moderna maquinaria que luego reseñaremos.

El martinete que describimos, es un aparato de madera cuya misión es hacer subir y bajar un peso que al oficiar de maza golpea la cabeza del pilote a cuyo esfuerzo el pilote se va hincando en el terreno.

Como más tarde veremos hay muchos tipos de martinetes, de trinquete de vapor, etc.; pero el que ahora nos ocupa es accionado mediante cuerdas de las que tira el obrero para que se eleve la masa, y luego soltarlas con lo que, la mayor, por su propio peso golpea la cabeza del pilote, hasta que se produce el rechazo y el pilote no puede entrar más, lo que quiere decir que se ha encontrado terreno firme.

En muchas ocasiones no se llega al verdadero rechazo, sino que se da una serie de golpes con un peso determinado y no se avanza, o no tiene un avance limitado; se considera que se ha encontrado un terreno lo suficientemente firme para dar por terminada la operación. En toda esta maquinaria, repetimos, hay muchos tipos que van desde el casquillete doble de 25 m de altura hasta el que va montado sobre camión, requiriéndose para su puesta a punto un corto espacio de tiempo.

Los martinetes de estructura metálica están compuesto de perfiles laminados con objeto de facilitar el montaje de las mismas facilitándose así un cómodo desplazamiento y su situación exacta en el punto o puntos de hincaduras es debido a uno sordillos que llevan en su base.

La energía motriz que empele a los martinetes es el vapor, merced a una caldera que lleva instalada en su base que genera una máquina y dos cabrias: una para el martillo o masa y la otra para el pilote. También, y además del vapor, puede utilizarse petroleo, electricidad, etc., siendo esta última (si se dispone de ella) la más recomendable, ya que evita humo y ruidos.

Una máquina de este tipo es el modelo XVII de la casa Franki.

Puede hincar pilotes de diámetro usual con tubo de 52 cm de diámetro para las que se emplea una masa de 3.200 kilos en peso. La longitud máxima es de 9 m con 70 cm, no obstante puede alcanzar los 18 m mediante dispositivos de prolongación. El peso total de la máquina es de 15,000 kilos incluyendo la cabria con sus tres tambores acmetros; cabrias de 5 tambores y potencia del motor 130 CV.

Para pilotes de gran longitud, la casa antes citada fabrica otro tipo que denomina XIII y que es capaz para pilotes cualquiera que sea su diámetro. Las características de esta máquina son: longitud máxima de pilotes = 30 m; cabria de 6 tambores y potencia del motor 130 CV.

Desde el año 1887 se viene empleando con éxito, en los Estados Unidos, el martillo Warrington – Vulcan de simple efecto accionado por aire comprimido a media presión o vapor y cuya maza es un peso equivalente al del total de la máquina. Su conjunto se mueve por medio del aire comprimido o vapor, aunque en la caída de la maza sólo interviene la gravedad.

Siendo relativamente pequeña la altura desde donde cae el pisón, el pilote recibe el impacto sin que su cabeza se agriete ni dañe y sin que se produzca excesivo rechazo o vibración.

Una pequeña válvula de distribución y un pequeño paso de vapor o aire comprimido, actúan de reductores con lo que el gasto es el mínimo.

Los perfiles laminados de hierros en U constituyen la armazón de la máquina y disponiendo dos de ellos a uno y otro costado de la misma, actuarán de guía para el martillo.

Como es natural existen muchos modelos, pero para determinar el más conveniente hay que considerar las características del terreno y la relación entre peso del mazo y del pilote. Como regla general se estima que el mazo debe tener la suficiente energía para sobreponerse a la inercia del

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pilote, la fricción peculiar y resistencia elástica y el suficiente peso para que, durante el impacto, se reduzca al mínimo la inevitable pérdida de energía.

En las tablas 23 y 24 presentamos las características de los martillos a utilizar, según las condiciones del terreno, martillos y pilote empleado. Los martillos son de la casa Warrington-Vulcan.

CARACTERÍSTICAS DE MARTILLOS PARA HINCAR PILOTES TABLA 23

Longitud pilote metros

Penetración

TIPO DE MARTILLO

PILOTE DE MADERA PILOTE DE HORMIGÓN

ARMADO

45 kg/ml 90kg/ml 225 kg/ml 590 kg/ml

7´50 {

15 {

22 {

½ total ½

total ½

total

m° _ 2 m° _ 2

m° _ 2-1 _ _ _

m° _ 2 m° _ 2

m° _ 2-1 m° _ 1 m° _ 1

m° _ 1-0

m° _ 2 m° 2 _ 1

m° 1 _ _ _

m° _ 1 m° _ 1 m° _ 0 m° _ 0

_ _ _

Este tipo de martillo es el indicado para atravesar tierras cuya composición sea la las arcillas duras, gravas compactas y arena con gran resistencia, y el de la tabla 24 es para terrenos de arcillas y gravas con resistencia normal.

CARACTERÍSTICA DE MARTILLOS PARA HINCAR PILOTES TABLA 24

Longitud pilote metros

Penetración

TIPO DE MARTILLO

PILOTE DE MADERA PILOTE DE HORMIGÓN

ARMADO

45 kg/ml 90kg/ml 225 kg/ml 590 kg/ml

7´50 {

15 {

22´50 {

½ total ½

total ½

total

m° _ 3 m° _ 3 m° 3 _ 2 m° 2

m° 3 _ 2 m° 3 _ 2 m° 2 m° 2 _ 1 m° 1 m° 1

m° _ 2 m° 2 m° 1 m° 1

m° 1 m° 1 m° 1 _ 0 m° 1 _ 0 m° 0 m° 0

Continuando con los martillos de la firma Warrington-Vulcan presentamos en la tabla 25 las referencias de tipos seriados, correspondiendo las energías hincadas a las del choque estando basadas en la carrera normal del martillo.

CARACTERÍSTICAS DE MARTILLOS PARA HINCAR PILOTES TABLA 25

Tipo de martillo n° 0 n° 1 n° 2 n° 3 n° 4

Impactos por minuto Diámetro émbolo mm. Carrera émbolo mm. Presión vapor kg/cm

2

Longitud martillo mm. Peso total kg. Potencia CV Volumen aire m

2 por mm.

Energía choque en kg.

50 420

1000 5´6

4500 8000 60

23´55 3412

60 340 900 5´6

3900 4300 40

15´82 2100

70

265 740 5´6

3450 3300

25 9´40 1016

80

200 600 5´6

2850 1850

18 6´12 508

80

100 535 5´6

2100 700

8 1

115

Otro tipo similar al anterior es el de doble efecto con la ventaja de que el número de impactos es doble y su consumo de aire comprimido o vapor, mucho menor.

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LESIONES Y REPARACIÓN DE CIMIENTOS

PELIGROS A QUE ESTAN EXPUESTAS LAS CIMENTACIONES

ASIENTOS

Todo edificio hace su asiento y es muy fácil de observar como en muchos edificios recién construidos aparecen fisuras y grietas que son fáciles de reparar y tapar. En construcción ocurre igual que en mecánica. Un motor nuevo recién salido de la fábrica, no da el mismo rendimiento como cuando ya lleva algún tiempo en movimiento; que es cuando por sí solo se ha terminado de ajustar y acoplar. Es decir que todo el edificio se acopla, se ajusta, pues al fin y al cabo una casa no es más que una máquina de vivir, y que no se asombre los legos si, una vez terminada la obra, observan alguna que otra grieta por ahí.

Las grietas verdaderamente peligrosas y que reclaman con urgencia el maderamen espectacular del apeo, son aquellas de trazado parabólico que aparecen en las distintas fábricas y macizos con una inclinación aproximada de 45° (Fig. 152).

En las esquinas, la curvatura anterior se invierte en los parámetros, conservando sus características en la vertical del encuentro de paredes (Fig. 153).

En las paredes con huecos o ventanales y puertas, las figuras llevan otra dirección a las apuntadas, ya que estas siguen el curso de los elementos más débiles. Si las cargas actuantes son concentradas en dos puntos, el caso es idéntico al de la viga simplemente apoyada y las grietas siguen la trayectoria del esfuerzo constante máximo (Fig. 154).

Ejemplo:

Lo difícil que resulta averiguar la causa de un asiento lo puede comprobar no hace mucho tiempo. Por un reconocimiento que se hicieron, jamás pudimos averiguar las causas que mediaron para que los pilares de la fachada lateral de un edificio destinado a almacén, recién construido, se desplazara

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de su base un par de centímetros. Y sin embargo, todo estaba perfectamente: cimentación, terreno, armaduras...pero la grieta resultante estaba allí (más ancha de abajo que de arriba).

El edificio en cuestión, de estructura de hormigón armado, estaba construido con pilares de 4´20 m de altura, distribuidos cada 4 m eje, coronados por una viga cadena para apoyo de la cubierta (Fig. 155). La cimentación de 200 kg de cemento Pórtland, se apoyaba directamente sobre un estrato de roca dura, cuyo previo reconocimiento nos dio un espesor de 2´50 m repartidos y sensiblemente horizontales. De la construcción doy fe que fue esmeradísima, pues personalmente atendí el último detalle, cosa que me fue posible dado lo reducido de la obra. No cabía pensar más que en un seísmo, pero en este caso, ¿cómo fue posible que este lateral lo acusara y el resto de la construcción no?.

Pero la segunda parte fue más exasperante todavía. Parece lógico que si el parámetro afectado se pica, se limpia, se riega abundantemente o mejor aún se enlecha como cemento puro, y se enfosca, la grieta no vuelve a surgir; pero en nuestro caso las cosas sucedieron de otro modo. Por tres veces se repitió la operación y por tres veces la grieta se manifestó aun sin tanta violencia como al principio. Sospechando que los pilares continuarán en movimiento, se colocaron 2 ó 3 “chivatos” (testigos), los que al cabo de cierto tiempo permanecieron intactos. Una prueba más y la grieta volvió a salir culebreando por el muro.

Se consultaron textos, técnicos; todos daban el remedio conocido y hubo hasta quien dijo que, al producirse la dilatación, la grieta no sería posible taparla nunca. Pero como aquello si pertenecía a mi oficio, apuré el último recurso. De la capital de provincia hice traer una malla hexagonal, de las que se utilizan para parque de gallinero; la que, después de picar el enfoscado en una zona de un metro de ancho a uno y a otro lado de la grieta, coloqué bien tirante y sujetada por puntas: posteriormente enfoqué de forma que el mortero se proyectara contra la grieta lo más violentamente

posible (Fig. 156). Después de esto se fracasó, pintó y esperamos. A los tres meses no había ni huella de la grieta.

Hoy ha pasado mucho tiempo de aquello y el almacén de “pilares torcidos”, continúa en la misma posición que lo dejamos, y es que los edificios también tienen derecho de salir triunfantes con su misterio.

CORRIMIENTOS

Ante el desplazamiento del plano de asiento el compartimiento de un edificio de hormigón armado, por la ligazón y la continuidad monolítica que significa el hierro de su estructura, sufre muy poco, máxime, si su cimentación la compone una placa armada.

Corrientemente son escasos los fenómenos de este tipo. No obstante, tampoco hay que excluirlo del cuadro de las posibilidades y aún así y caso de producirse los daños, serán insignificantes. En cuanto a las de fábrica ordinaria, de ladrillo o bloques, no pueden producir más que fenómenos de sedimento o rotación que reseñamos brevemente.

CEDIMIENTOS

Hay que señalar dos clases, los leves y los considerables. Leves: son los producidos por los asientos eventuales del terreno donde se apoya la cimentación o por accidentes de índole constructiva o casual, tales como inundaciones de sótanos, infiltraciones de agua, construcción de calles contiguas, nuevos edificios adyacentes, etc. La duración de este fenómeno es breve y por lo

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general no llega a manifestarse en la estructura principal de la obra y por lo tanto no merece una atención especial, ya que la estabilidad del edificio no corre ningún peligro.

Otra cosa es cuando la superficie de asiento de la cimentación va cediendo en forma gradual y rápida, circunstancia reconocible por los “chivatos” rotos, pues entonces cuando se precisa un ingente apuntalamiento. Para que este resulte eficaz se deben observar las siguientes reglas:

1° Si el edificio es de varios pisos, el apuntalamiento deberá efectuarse con dos ordenes de tablones de pino o abeto, en el que el primero quede empotrado a la altura del forjado del piso de la segunda planta, y el 2° puede muy bien acomodarse, en sentido paralelo, al forjado de la planta primera. Los dos ordenes se enlazarán entre sí por tablas cruzadas, de manera que se forme una viga celosía (Fig. 157). El ángulo de los puntales con la horizontal del pavimento terreno exterior no deberá ser menor de 60°.

2° Recercar con un cuadrillo de escuadra de 10 x 10 cm todos los huecos (Fig. 158) o, si se prefiere, cercarlos con ladrillos macizos (Fig. 159).

Una vez dispuesto el apuntalamiento en la forma descrita, ya se puede comenzar, con cierta seguridad, los trabajos de realce.

ROTACIÓN DE CIMIENTOS

Los fenómenos de rotación son idénticos a los anteriores; manifestándose en una deformación más o menos acentuada de las armaduras de pilares (en edificios de hormigón armado) al que sigue un despegue de la capa envolvente de hormigón.

Las reparaciones de este fenómeno son sencillas y elementales, pero a cambio de que se utilice un buen material en áridos y un buen Pórtland en cementos.

Los trabajos consisten en:

1° Ensanche de la base de cimentación.

2° Colocación de encadenados de hierro que se oponga al deslizamiento de los muros.

3° Y en las grietas hacer un buen zurcido con mortero muy rico en cemento, no sin antes haber despegado y picado el mortero viejo que se halle desprendido.

CIMENTACIÓN SOBRE TERRENOS INCLINADOS

Partiendo de la base de que la cimentación de un edificio deberá ser siempre horizontal y lo más nivelado posible, es completamente improcedente cimentar en un terreno inclinado siguiendo la rasante del terreno. Para salvar esta dificultad, la excavación se hace escalonada (Fig. 160) al objeto de que el plano de asiento sea también horizontal. Sabido es que todo cimiento trabaja a la

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comprensión y si se cimentara siguiendo el plano inclinado, las fuerzas verticales intentaría seguir esta pendiente y el peligro del deslizamiento estaría siempre presente.

FENÓMENO DEL BUJEO

Si el terreno donde se asienta un edificio está compuesto por tierras de origen sedimentario y constituidas de sílice, aluminio y óxido de cal en íntima mezcla tiene la particularidad de absorber y retener el agua; pero si sus estructuras moleculares tienen cierta porosidad, esta las hace impermeables. No obstante, un terreno así formado se alterará si varía la porción de agua contenida en la capa freática.

Las consecuencias del fenómeno del bujeo pueden ser muy importantes, pues un terreno en grado de saturación se reblandece hasta formar masas modelables, de viscosidad variable. El terreno pierde su principal contextura de firmeza y es incapaz de oponerse a los esfuerzos de deslizamiento y corrimiento, provocando la ruina en los edificios afectados.

Las zonas más propias para el bujeo se hayan en las regiones donde con más frecuencia se suceden los cambios atmosféricos de humedad y temperatura y que, además, estén situados en sitios altos y en pendientes, donde la aportación de agua sea exclusivamente la de lluvia, pues está claro que la violenta transmisión de humedad a sequedad transforman estos terrenos, sin propiedades mecánicas, contrayéndose y agrietándose en profundidades que oscilan entre los 5 y los 12 m de profundidad.

De allí la explicación de los efectos del bujeo.

En el estado húmedo y cuando un muro está presionado por un empuje vertical igual a su peso, permanecerá en equilibrio, si el barro tuviera la fluidez del agua. Pero como en la práctica no sucede así, se establecerá que cuando el peso del muro esté contrarrestado por el de la masa desalojada, siempre menor, incrementada en el correspondiente a las fuerzas de rozamiento, el muro descendería con el nivel freático hasta encontrar una nueva superficie de apoyo (Fig. 161).

Pero no termina aquí la cosa, pues en el descenso es íntimamente ligado con el, es muy posible que se inicie un movimiento de rotación alrededor del eje del plano de cimiento (Fig. 162) y en el sentido de la zona más húmeda hacia la más seca.

En estado seco, la composición del suelo formado por los estratos aluminio – silicios referidos anteriormente, libera fuerzas expansivas traducidas en empujes hacia las cimentaciones que alcanzan0 valores del orden de los 15 kg/cm

2 (media normal de 8 kg) (Fig. 162).

Este defecto de fuerzas (digamos en libertad) son las que producen la explosión de la cimentación, originándose fracturas y grietas en planos verticales; sin que hasta el presente se hayan definido con exactitud la forma y distribución de las tensiones expansivas; sin embargo se ha ensayado con buen resultado una ley parabólica para el peritaje de algunas cimentaciones explosionadas, por lo que parece ser una aproximación aceptable.

Los remedios que para la supresión de los fenómenos del bujeo se han establecido, quedan resumidos en los siguientes:

1° Anulando los movimientos verticales.

2° Suprimiendo los de giro.

3° Evitando los de flexión lateral.

4° Repartiendo las cargas de manera uniforme.

5° Favoreciendo la conservación de un estado de humedad constante.

ESTABILIZACIÓN DE TERRENOS MEDIANTE LA SILICATACIÓN

A veces surge la necesidad insoslayable de construir en terrenos que ya “a priori” sabemos no reúnen las condiciones debidas por que se fisuran, son inconscientes, permeables, etc., lo que extraña unos peligros de hundimiento y corrimientos del terreno y, en definitiva, resquebrajamientos en la obra.

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Esto es evitable “vigorizando” el terreno, procurándole artificialmente esa fortaleza, esa consistencia que le falta, del mismo modo que se vigoriza al enfermo con inyecciones que le introducen en el organismo los elementos biológicos que necesita y de los que está en un estado deficitario.

¿Cómo, pues, se vigoriza o estabiliza el suelo?

El procedimiento genérico es el de inyección de soluciones químicas que, al dar mayor dureza al terreno, aumentan su resistencia. Hay varios procedimientos particulares que analizaremos a continuación y que llevan el nombre de sus autores.

Procedimiento Jooten

El ingeniero berlinés Joosten preconiza la inyección de silicato sódico y que posteriormente otra de un segundo líquido (ácido o sal ácida) que reaccione con silicato. Entonces tiene lugar la solidificación.

La inyección se hace introduciendo en el terreno tubos puntiagudos de acero de 25 mm de diámetro, hasta una profundidad de 25 m y distanciados entre sí de 0,75 a 1,00 m. En su parte inferior llevan unos agujeros por los que a una presión de 100 atmósferas se “riega” el terreno con la solución primero, e inyecciones de 50 cm de espesor, partiendo de la parte superior de la capa que se quiere mejorar hasta la profundidad necesaria, bajando el tubo 50 cm antes de cada inyección. Terminada esta operación se inyecta una solución salina del mismo modo, pero levantado el tubo 50 cm por cada inyección, hasta llegar a la superficie de la capa que se quiere endurecer. Este procedimiento

puede aplicarse también para terrenos situados debajo de una obra, como se muestra en la Fig. 163.

La resistencia de los terrenos solidificados por este procedimiento depende de su naturaleza: las arenas finas varían entre 10 y 40 kg/cm

2; en las gravas y guijarros, de 40 a

100 kg/cm2, y en las arenas movedizas, llega a los 190

kg/cm2. además, la resistencia crece con el tiempo, de tal

modo que probetas ensayadas a los 28 días, con una resistencia de 22,5 a 24 kg/cm

2, 6 meses después

alcanzaban los 40,5.

Este procedimiento se ha empleado con éxito para cortar las vías de agua en trabajos de carreteras y hacer estancas las obras de fábricas aún para grandes cargas de agua (hasta 75 m).

Las arenas de granos redondeados parecen aglomerarse mejor formando una masa más dura y más cohesionada, aunque también los granos angulosos dan buenos resultados. Los suelos que mejor admiten la silicatación son los de arenas movedizas no demasiado finas y silíceas.

En resumen, el método Joosten se ha empleado con éxito en minas, impermeabilización de obras de fábrica y otras aplicaciones.

Método Gayrard

El principio Gayrard no difiere esencialmente del método Joosten y solamente discrepa en las mezclas a inyectar. Según Gayrard (ingeniero Frances), en circunstancias normales, una solución de silicato alcalino de comercio, diluida en 9 veces su volumen de agua y llenando todos lo poros de un terreno basta para hacerlo impermeable y aumentar su resistencia. Pueden utilizarse simultáneamente:

Bicarbonato de sodio potasio, 3,15 por 100.

Cloruro de sodio, 3,15 por 100.

Hipoclorito de sodio o potasio, 0,3 – 1 por 100

Estos porcentajes se refieren al peso de silicato empleado.

Procedimientos Francois

El contratista Belga A. Francois. Inyecta soluciones de

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silicato y una sal ácida que casi siempre es sulfato de alumina, aumentando la concentración de varios cm de longitud. Se acaba la consolidación mediante inyecciones de cemento.

Se diferencia del Joosten en que las inyecciones de las dos soluciones son aplicadas simultáneamente por los dos agujeros vecinos.

El sistema Francois equivale a la inyección de lechada de cemento a razón de 200 Kg/cm2.

En la figura 164 puede verse un aparato de inyección para silicatación de terrenos.

Hay una aplicación curiosa que podríamos llamar de tipo “preventivo” y es la silicatación de terraplenes con exquisitos hulleros. Estos exquisitos suelen ir mezclado con una cierta cantidad de carbón con los consiguientes perjuicios. Como el silicato sodio es un excelente ignifugo, formara una cortina refractaria al fuego.

En Estados Unidos se esta empleando el silicato sódico para la estabilización de terrenos en carreteras.

REPARACIONES Y RECALCES

Siendo este tema muy amplio, ya que por si solo significa todo un libro, como los seguidores de estas monografías podrán comprobar en fecha próxima, dejaré la exposición en tipo general para reducirme a una experiencia propia, pues aunque esto sea repetición de uno de los capítulos anteriores, creo que el caso bien merece la pena de divulgarse ampliamente.

Las operaciones que voy a detallar son las consecuencias del ataque de aguas selenitosas descrito anteriormente, cuya cimentación hubo que sustituir completamente.

El recalce de un edificio, como toda reparación importante, es siempre peligroso, difícil y caro. Hay que trabajar en pésimas condiciones y por mucho que se estudie la operación, siempre habrá alguna circunstancia adversa que nos haga dudar de sí el método elegido es bueno, además de la incógnita de cómo se comportarán los muros si eliminamos, en parte su punto de apoyo.

Para estar tranquilos sobre este particular, en un principio se pensó quitar primero la parte exterior (Fig. 165, parte rallada), rellenarla y luego la interior, con el fin de que cada mitad soportará el peso de los muros; pensamiento que se desechó, pues en todo el perímetro del edificio se hubiera establecido una junta y aunque esta no amenazara seriamente la estabilidad del edificio, la tenemos al menos para provocar el desarrollo de las fuerzas capilares.

Posteriormente se pensó en el recalce por juntas el cual consiste en cimentaciones corridas, en demoler alternativamente cada metro de cimentación (Fig. 166); pero el problema anterior se acentuaba, pues aparte de la humedad precedente de la lluvia al filtrarse por la junta de la obra con el muro, se perdía totalmente la continuidad monolítica de la cimentación cosa que era necesario evitar en lo posible.

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Aprovechando la circunstancia de que los muros estaban construidos por el sistema de paredes armadas, se cayó en la cuenta de que los muros podían aguantar su propio peso y el de la cubierta, durante el tiempo que durara la operación, ya que los hierros que longitudinalmente la atravesaban podían trabajar a modo de vigas, y por lo tanto, dejar entre pilar y pilar – en los cuales estaban anclados – el espacio necesario no solo para trabajar cómodamente, sino también para construir la cimentación en forma escalonada para cuando se hormigonarán los pilares contar con una superficie que nos diera ciertas garantías de seguridad. Es decir: que lo que exigimos al edificio era que los pilares soportaran las paredes y estas – una vez recalzadas – que soportaran a las anteriores, pues en manera alguna queríamos apeos ni apuntalamientos, ya que hubiera significado una nota discordante apear un edificio que se acababa de construir.

Y así se hizo, francamente, el éxito coronó nuestros esfuerzos, pues demolida la parte de cimentación correspondiente a las paredes, dispusimos la solera de carbonilla, ladrillo, etc., elevamos los muretes de protección a toda velocidad y rellenamos la caja resultante con hormigón de 200 k de cemento, quedando un conjunto tal y como se expresa en la Fig. 167.

Terminada esta operación de paredes, reanudamos el segundo ciclo de pilares con lo que de poco tiempo y construida la acera, nada denotaba que la cimentación hubiera sido sustituida, coronando nuestro éxito el que ni durante los trabajos, ni mucho después apareciera grieta alguna de asientos, lo que demuestra que doto trabajo, si se pone interés en él, sale a la perfección aunque para ejecutarlo no se disponga de un gran lujo de medios.

Como aplicación de este tema estudiamos a continuación un moderno sistema de realce de cimientos mediante pilotes.

REALCE DE CIMENTACIÓN CON “PALI RADICE”

El recalce de cimientos por “pali radice” de origen Italiano se realiza a base de pilotes de hormigón que se sitúan de bajo de las cimentaciones a realizar mediante perforaciones oblicuas.

El “pali radice” se efectúa perforando (no hincando), mediante dispositivos especiales, las estructuras existentes que se deseen recalzar y continuando la perforación a rotación por el terreno, para formar un tubo de unos 10 cm de diámetro, hasta alcanzar una profundidad adecuada, en relación con las características del terreno.

El avance de la perforación se obtiene mediante aire comprimido, agua u otros dispositivos (según la naturaleza del terreno).

Una vez ejecutada la perforación, se introduce en el tubo vaciado un alma metálica formada por una o varias barras de acero con aletas.

Después se vierte en el tubo un hormigón rico en cemento, con ayuda de aire comprimido. El hormigón llena la cavidad del pilote tanto en el terreno como en los cimientos, los que así quedan automáticamente ligados al pilote.

El vertido del hormigón a presión hace que este penetre en todos los insterticios del terreno y crea en este una zona de transición que hará colaborar todo el terreno en el sostenimiento de las cargas de la obra recalzada.

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El diámetro del pilote “pali radice” terminado, resulta de 15 a 20 cm, y a veces más, en donde las capas del terreno más débiles han cedido a la presión, con lo que el pilote compensa automáticamente las diferencias de resistencia de las diversas capas del terreno, presentado mayor diámetro allí donde su mayor diámetro es precisamente necesario.

La resistencia de estos pilotes es muy elevada. Contando con un amplio coeficiente de seguridad, puede admitirse que un pilote de 10 cm de diámetro sostiene una carga de más de 10 toneladas pueden perforarse con cualquier inclinación.

La mayor ventaja del sistema del “pali radice” consiste en que su construcción no produce vibraciones en la obra existente y en que no necesita apenas espacio para su ejecución.

Como ejemplo de este sistema puede ver en la figura 168 y 169 el realce de la cimentación de un muro; en la figura 170 recalce de la pila de un puente; y en la figura 171 el recalce de un muro de sostenimiento. En este ejemplo (Fig. 171) los pilotes tipo A y D funcionan como tirantes y los B y C cumplen la función de recalce.

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HUMEDADES

La principal característica de una cimentación, aparte de su condición resistente, es la de que sea impermeable.

Todos los terrenos tienen agua, uno en más y otros en menos proporción según su capacidad absorbente. Por lo que juzgamos útil conocer el estado de permeabilidad que tiene el terreno donde pensamos erigir un edificio cualquiera. Para ello tomaremos una muestra de tierra en su estado natural. La pesaremos en una balanza de precisión. Posteriormente la secaremos en un horno mufla a la temperatura de 105° y por diferencia de peso obtendremos la cantidad en los pesos de la muestra.

HUMEDAD DE OBRA

Toda obra efectuada según el sistema tradicional de construcción no sería posible sin su vehículo acuoso; todos los morteros se amenazan con agua; gravas y arenas necesitan lavados previos; toda obra cocida tiene que colocarse mojada; los hormigones necesitan riegos mediante sufragado, lo que nos da un elevado porcentaje de humedad en el momento que el albañil termina su tarea, habiéndose calculado que en 1 m

3 de fábrica de ladrillo recién terminado contiene de 130 a 230 litros de agua.

Por esta razón el material que ha de integrar el relleno de zanjas, lo hemos de estudiar y elegir con cuidado. Descontando de antemano el yeso y, si es posible, también la cal, por ser buenos conductores higrométricos, solo nos queda el cemento (y en casos muy concretos de sequedad el ladrillo) y dentro de su gran variedad de clases, el cemento o supercemento artificial tipo Pórtland.

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IMPERMEABILIZACIÓN: BARRERAS ANTICAPILARES

Si antes de empezar una obra no se tuviera la precaución de proteger de humedades el edificio, es muy posible que está absorbida por la cimentación comience su ascensión capilar por los muros, cosa que es fácil de evitar dada la técnica y los materiales que, a tales efectos, existen en el mercado.

Una solución sencilla sería construir los cimientos con piedras densas y duras que, al no ser porosas, no dejarán ascender la humedad; pero como no siempre se tiene a mano esta clase de piedra, en la práctica se sustituyen por la caliza, pero sin resultado alguno por la porosidad de la misma.

Otra solución más aconsejable es la de construir una verdugada formada por 3 ó 4 hiladas de ladrillo recibidas con un mortero impermeable (1: 1) y que rodeen todo el perímetro del edificio, o bien hacer una verdugada de hormigón impermeable.

Pero la solución más racional para evitar las humedades capilares consiste en establecer verdaderas barreras anticapilares, en los muros, formadas por capas de asfalto fundido, chapas de plomo, o bien capas de mortero impermeables. Este último sistema solo es recomendable cuando el terreno en que se apoyan los cimientos es muy firme y no existe el peligro de pequeños asientos que, aunque no pongan en peligro la estabilidad de la obra si producieran fisura en la capa de mortero impermeable, por donde se introducirá la humedad. En cambio las capas de asfalto fundido o plomo, gracias a su elasticidad o maleabilidad, no son afectadas por estos movimientos. En la figura 172 y 173 presentamos 2 formas sencillas de formar estas barreras, la primera mediante una capa de plomo, un poco más alta que el nivel del terreno y la segunda con dos capas de betún asfáltico, distanciadas una de otra un metro, para mayor seguridad al establecer una doble barrera.

La elección de uno y otro sistema dependerá de la importancia que pueda llegar adquirir la humedad procedente del terreno. Los materiales más utilizados para formar estas barreras son el plomo y, sobre todo, telas y fieltros bituminosos.

Otros sistemas de protección contra la humedad, consiste en confeccionar los cimientos con hormigones y morteros hidrofugados, o sea, a los que se le ha añadido, en el agua de amasado, aditivos impermeabilizantes.

Las figuras 174 y 175 son dos ejemplos de impermeabilización de cimientos.

En la figura 174 el orden de ejecución de trabajo sería (véanse números en la figura).

1. Hormigón hidrófugo en cimientos.

2. Muros de hormigón en masa, impermeabilizados hasta 30 cm sobre rasante del terreno.

3. Pedraplén anticapilar.

4. Losa de hormigón hidrofugado.

5. Muros sobre rasantes, muros interiores, pilares, tabiques, etc., sin impermeabilizar.

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TRATAMIENTO ELECTRO OSMOTICO

En la lucha que contra la humedad se viene practicando en todo el mundo cabe destacar los ensayos realizados en Suiza y Holanda a tal respecto. El tratamiento electro-osmótico (patenteErnst) fue ideado en Suiza y tiene la enorme ventaja de que se pueda instalar en un edificio completamente terminado y que los gastos de su funcionamiento son complemente nulos.

El invento está basado en la electricidad, pues según los ensayos Suizos se ha comprobado que, en el subsuelo donde se apoya los cimientos de un edificio cualquiera y los muros a nivel del suelo hay una diferencia de potencia eléctrica de 10 a 100 milivoltios, diferencia que depende de su constitución: humedad, elementos químicos, etc.

El sistema Ernst (Fig 176) consiste en que dentro del muro se introduce un alambre de cobre que actúa como conductor horizontal, el cual por medio de tomas de tierra de un metal distinto clavado en el suelo, crea una polaridad inversa a la anterior (polo positivo en el muro, polo negativo en el terreno) estableciéndose una dirección inversa de la humedad a las del efecto capilar. No es preciso, al menos hasta el momento, una fuente de energía eléctrica, por lo que no hay que considerar gasto alguno de funcionamiento.

La colocación de los alambre de cobre, de 4 a 5 mm de diámetro se hacen en muro en el que previamente se han hecho una pequeñas rozas que penetran en el interior del mismo y a una distancia, entre si de 50 cm. Todo el edificio pude rodearse con una tupida red, unida a profundas y numerosas tomas de tierra.

En las líneas generales, este es el sistema electro-osmótico que actualmente es aplicado por un número determinado de casas especiales.

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AGENTES QUÍMICOS QUE ATACAN LOS CIMIENTOS

Los componentes básicos del cemento artificial Pórtland, no son la cal, la sílice y la arcilla. Candat ha complementado esta cifra con el óxido de hierro, magnesio y anhídrido sulfúrico. El cemento Pórtland se vuelve más impermeable si fragua bajo el agua. De aquí que se recomienda llenar los dispositivos de agua construidos en hormigón a los pocos días de terminada la construcción de los mismos. Esta impermeabilidad no es debida a la ausencia de poros, como puede suponerse, sino al agua que al filtrarse por los poros finísimos del hormigón, va depositando poco a poco pequeñas cantidades de sales cálcicas insolubles, que terminan por llenarlas casi por completo. Este fenómeno, naturalmente más acentuado con aguas muy calizas, tiene efecto, aún con las aguas tan puras de Madrid, normalmente en un periodo de 15 a 20 días.

Por lo tanto y dada la característica principal del cemento, elegiremos a este como aglutinante único en toda clase de cimentaciones expuestas a humedades, ya sea por sí mismo o pondrá resistencia a las fuerzas capilares.

Pero como en toda composición química, el cemento en contacto con otras sustancias puede producir reacciones tan violentas que, alterando totalmente sus propiedades lleguen incluso anularle por completo. El suelo está lleno de sustancias que antes de edificar convendría analizar y ensayar. Afortunadamente, son pocos frecuentes los casos que se dan de que un agente químico haya atacado a una cimentación; pero como son perfectamente reconocibles, convendrá tenerlas presentes cuando iniciemos la primera fase de una construcción.

A estos elementos, digamos precisos, los señaló Mazzocchi como “Los enemigos de Pórtland” y aunque dejaremos a un lado los detalles técnicos, más propios de un tratado especializado pasaremos a innumerarlos, ordenándolos como disolventes, disgregantes, destructores, nocivos o simplemente como disminuidores de la resistencia mecánica de hormigones y morteros.

Las aguas dulces.

El agua químicamente pura.

Las aguas potables ordinarias que contengan bicarbonatos.

Las aguas selenitosas.

Las aguas marinas.

Las lejías de sosa.

Las aguas amoniacales.

Las aguas pantanosas.

Las salmueras.

Las soluciones azucaradas.

Los ácidos en general.

Las sales ácidas.

El humus.

Las materias grasas.

Los aceites minerales.

Los aceites vegetales.

Los aceites animales.

El cloruro de calcio.

Las sales de magnesia.

El hidrógeno sulfurado.

El gas del alumbrado.

Las aguas sulfuradas gaseosas.

Las aguas ricas en ácido carbónico.

Y en general los líquidos a alta temperatura.

Es muy posible que, ante tales agentes nocivos para el cemento, el entusiasmo de muchos decaiga un poco o les haga tomar exageradas precauciones que solo encarecerían el costo ya elevado de una cimentación. Si bien es cierto que no nos cansaremos de repetir que en España se descuida bastante el acto de reconocer el terreno antes de echar en las zanjas la primera tongada de hormigón, también es cierto que esto no sucede con frecuencia, pues en más de 20 años de práctica constructiva solo conocemos un caso en el que por la acción de las aguas selenitosas toda la

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cimentación se descompuso, de tal forma que fue necesaria su inmediata sustitución. Caso que creemos merece la pena mencionarlo. Fue como sigue:

Ya habíamos “cubierto aguas” y realizado el enfoscado de las fachadas de un importante edificio cuando a los 5 o 6 días de haber sufrido una lluvia torrencial comenzaron a surgir grietas por todas las paredes y manchas de humedad que ascendían por capilaridad, lo que dada la sólida y cuidada estructura de la edificación, aquello era francamente imposible que así sucediera.

Anteriormente a esto, observamos que a unos 30 cm de la arrasante del terreno se había dado con una roca de aspecto grisáceo, de la cual teníamos la sospecha de que fuera un yacimiento de yeso (sulfato de cal). Consultado con el director de la obra sobre la piedra en cuestión, este aseguró que, no obstante hallarse presente el sulfato de cal, ello no constituía peligro alguno, debido a su mínimo tanto por ciento y que se podría continuar la obra tranquilamente, cosa que así se hizo hasta que surgieron las grietas aludidas.

Realizadas unas cuantas calas, el hormigón de la cimentación no podía presentar aspecto más desastroso. El hormigón se desmoronaba al tacto y su aspecto era el de la miga de pan mal cosido, después de haberle sobado con exceso. Cemento y arena habían desaparecido y en su lugar había una masa de igual valor a la de la piedra donde se apoyaba la cimentación, cuya desagradable olor recordaba el yeso negro.

¿Orígenes?, muy sencillo. El agua de lluvia, al entrar al contacto con el terreno, francamente yesoso, dio lugar a la formación de aguas selenitosas, las cuales tienen una acción disgragante notable sobre los cementos Pórtland; penetrando en la masa de cemento, determina la formación del sulfato cálcico, que se une a la alúmina para dar lugar, con aumento de volumen, a un compuesto cristalino.

¿Remedios? Cimentar con cemento Pórtland. Tipo V de U.S.A. metalúrgico de alto horno, aluminoso y pusolánico, o sobresulfatado. Pero como estos cementos o son muy costosos o de débiles adquisición, se ideó una protección acompañada de drenaje (“dren” en el argot constructivo) que, en causando las aguas pluviales, las alejara de la cimentación. Todo lo cual (Fig. 177) consistió en:

1° Una solera de carbonilla y ladrillo en seco

2° Excavada la correspondiente zanja a un lado y otro de la cimentación, se chaparon con ladrillo macizo los costados tanto de la cimentación como del terreno.

3° Esta especie de caja se enfoscó con tierra refractaria y cemento de dosificación 1:3.

4° Una vez seco el enfoscado, se le dio una mano de pintura asfáltica a la que siguió otra de otro producto, también asfáltico, pero mucho más denso y el que, para poder hacerlo manejable, se diluyó un poco en gas – oil.

5° Se rellenó con grava gruesa (morrillo) la caja anterior citada, cuidando de que las piedras tuvieran todos los mismos tamaños, al objeto de obtener la mayor porción de huecos posible para que las aguas se deslizaran con el menor impedimento.

6° En su parte superior se construyó una acera para evitar infiltraciones; y

7° A todo esto se le dio una estudiada pendiente de un 2 por 100 colocándose arquetas de salida en los sitios estratégicos, con lo que se dio terminada la operación a satisfacción de todos.

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Y esto, amables lectores, que fue solo una experiencia, nos sirvió de tan buena lección que, en lo que a nosotros respecta, jamás volvimos a tropezar con ningún otro caso, aunque si bien pusimos todos los medios a nuestro alcance para saber con que clase de terrenos teníamos que vérnoslas cuando nos encargaban la dirección de una obra cualquiera.

DRENAJES

En los terrenos ya construidos, es decir: en aquellos solares o parcelas en las que al edificar no se tuvo en cuenta la contingencia de humedades, la técnica más aplicada al caso es la del avenamiento, la cual consiste en dar salida a las aguas que se estancan alrededor de la construcción.

Esta agua pueden tener (como ya hemos dicho) dos procedencias: de aguas de lluvia que caen sobre terreno y que debido a la poca pendiente de este, fallos o permeabilidad, quedan estancadas alrededor del edificio, o bien de aguas subterráneas que existan en el terreno.

Tanto en un caso como en el otro, si el agua corre sobre una capa impermeable (por ejemplo de arcilla) y la construcción en su parte mas baja queda un nivel inferior a esta capa (por existir sótanos) es necesario que se canalicen esta aguas bien dando pendiente natural al terreno, para que se alejen o conduciéndolas hacia un pozo.

Puede ocurrir que la capa impermeable de terreno, por donde se desliza el agua, sea horizontal (Fig. 178) o en ladera (Fig. 179) más alta que el asiento del cimiento (Fig. 178), o bien más elevada por un lado y más baja por el otro (Fig. 179) debido a la pendiente de la ladera.

En el caso de la citada Fig. 178, lo mas recomendable es hacer un pozo absorbente a donde se conduzcan las aguas mediante una tubería dren, cuyo colector de recogida se coloca entre unas piedras que hacen de filtro, como puede apreciarse en la Fig. 180.

En cambio, para el caso de la Fig. 179, las aguas pueden recogerse mediante un canal en la parte alta de la ladera y de forma que este canal sea parcialmente absorbente, y con conductores laterales que conduzcan las aguas a puntos del terreno más bajos que los cimientos, lo cual sería fácil de realizar debido a que el terreno es en ladera. En la Fig. 181 representamos gráficamente este sistema.

Si la construcción queda aislada o sea circundada por parte del solar libre y asimismo en el interior del recinto de la construcción, mientras no se haya cubierto la primera planta, deberá disponerse el terreno de forma que existan pendientes y puntos de circulación de agua con fácil salida al exterior, en evitación de que se formen charcos. Con respecto a los cimientos, se procurará que, en su parte de contacto; con las tierras y en especial en el perímetro exterior, reúna las máximas garantías de impermeabilidad. A este efecto, en el momento de abrir las zanjas estas se harán de anchura superior a la del relleno y lo suficiente para que desciendan las aguas. La zanja que quedara libre una vez construido el cimiento se rellenará con piedra y grava (Fig. 182) con el fin de que el agua caiga fácilmente al canalillo de recogida evitándose así la humedad que con el contacto de las tierras empapadas sería transmitida al cuerpo del cimiento. También puede colocarse este objeto construyendo un tabiquillo vertical revocado y enlucido, algo separado del cimiento dejando así una cámara de aire (Fig. 183).

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TERREMOTOS

También fenómenos endógenos, son los conocidos por sacudidas sísmicas, que según lo mas o menos alejada que la construcción esté de su más epicentro, causan a la misma desde ligeras grietas hasta la ruina total de la obra.

Pero los técnicos – y es especial ahora con las bombas atómicas y de hidrógeno - coinciden en afirmar que es el hormigón armado quien más resiste a estas vibraciones telúricas; pues se sabe por experiencia la diferencia y el comportamiento que hay entre un edificio de estructura de hormigón armado y otro de fábrica de ladrillo, pues mientras el primero aguanta bien la sacudida, el otro se derrumbó por completo.

En España, poca experiencia tenemos de edificios afectados por terremotos, y si algo hubo, fue tan insignificante que en materia constructiva no mereció la pena ocuparse de ella, ya que, en todo caso se reducirán a pequeñas grietas y fisuras fáciles de reparar con un mortero; y en el peor de los casos en las que el subsuelo haya cedido algo, bastará con aumentar la base de la cimentación, encadenando, si fuera menester, algún muro desplazado.

En España no tenemos, afortunadamente, experiencia sobre terremotos, pero valgan las presentes líneas como grito de alerta caso de que contra las bombas atómicas y de hidrógeno, se descubra algún material verdaderamente eficiente contra los poderosos estragos de las mismas.

Sencico tomo 1

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