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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO “PROCEDIMIENTO DE EXCAVACIÓN PARA LA CONSTRUCCIÓN DE LA CIMENTACIÓN Y SOTANOS DE UN EDIFICIO DE DEPARTAMENTOS UBICADO EN CAMINO AL RECREO No. 111” MEMORIA DE EXPERIENCIA PROFESIONAL PARA OBTENER EL TITULO DE: INGENIERO CIVIL PRESENTA ISRAEL RAYA BARRAGÁN ASESOR: ING. PEDRO ORTIZ JULIA CIUDAD DE MEXICO MAYO, 2018 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO I INDICE GENERAL INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO INDICE GENERAL ...……………………………………………………… I INTRODUCCIÓN ………………………………………………………….. IV ANTECEDENTES …………………………………………………………. VI OBJETIVO …………………………………………………………………. VIII ALCANCES ………………………………………………………………… X MARCO REFERENCIAL ………………………………………………… XIII CAPITULO I. JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO …………………… 1 I.1 UBICACIÓN DEL PROYECTO ………………………………………. 3 I.2 ZONIFICACIÓN DEL PREDIO SEGÚN REGLAMENTO DE CONSTRUCCIONES DEL DISTRITO FEDERAL ………………….. 4 I.3 ESTRATIGRAFÍA ….………………………………………………...… 7 CAPITULO II. PROCEDIMIENTOS DE CONSTRUCCIÓN …………... 8 II.1 CONSTRUCCIÓN DE MURO BERLÍN ……………………………... 14 II.1.1 HINCADO DE VIGUETAS …………………………………………. 15 II.1.2 EXCAVACIÓN Y CINTURONES DE CONCRETO ……………… 20 II.1.3 PROTECCIÓN A COLINDANCIAS ……………………………..… 25 II.2 CONSTRUCCIÓN DE MURO MILÁN …………………………….… 31 II.2.1 DESPIECE DE TABLEROS …………………………………….…. 35 II.2.2 EXCAVACIÓN …………………………………………………….… 38 II.2.3 COLOCACIÓN DE JUNTAS ………………………………………. 45 II.2.4 HABILITADO Y COLOCACIÓN DE ACERO ………………….….. 47 II.2.5 COLOCACIÓN DE CONCRETO ……………………………….… 49 II.2.6 EXCAVACIÓN ……………………………………………………..... 53 II.2.7 PROTECCIÓN A COLINDANCIAS ……………………………….. 57 II.3 ABATIMIENTO DE NIVEL DE AGUAS FREÁTICAS ……………… 61 II INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO II.4 CONSTRUCCIÓN DE CIMENTACION Y OBRA CIVIL DEL EDIFICIO …………………………………………………………….. 65 CAPITULO III. ANALISIS DE RESULTADOS …………….…………... 66 III.1 RESULTADOS ESPERADOS ……………………………………… 67 III.2 DESCRIPCIÓN DE RESULTADOS OBTENIDOS ……………….. 67 III.3 INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS ………………………...… 67 CONCLUSIONES ……………………………………………………...…. XV RECOMENDACIONES …………………………………………………... XVII BIBLIOGRAFÍA ………………………………………………………….... XIX INDICE DE FIGURAS …………………………………………………….. XXI INDICE DE TABLAS …………………………………………………...… XXIV ANEXOS ANEXO A. ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS ANEXO B. PLANOS ARQUITECTONICOS ANEXO C. PLANOS ESTRUCTURALES ANEXO D. PLANOS DE EXCAVACION III INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO I| I INTRODUCCION IV INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO En el predio ubicado en la calle Camino al Recreo No. 111, Colonia El Recreo, Delegación Azcapotzalco, en esta Ciudad de México, se construirá un edificio que será destinado a casa habitación. Este edificio alojará 70 departamentos de una, dos y tres habitaciones en siete niveles y dos sótanos que se destinarán a estacionamientos, cisternas y cuartos de máquinas que darán servicio al mismo edificio. Los trabajos que comprende este trabajo se realizaron posteriormente a la ejecución de un Estudio de Mecánica de Suelos que fue elaborado por CIMANC Cimentaciones y Anclajes S.A. de C.V. cuyo resultado se entregan en el Informe: “Información preliminar de estratigrafía y solución de cimentación” de fecha 7 de noviembre de 2011 y se incluye en este trabajo como Anexo A, hasta que se realizaron los trabajos de la construcción de la cimentación y estructura de los sótanos ejecutados por GC Geoconstrucción S.A. de C.V. Para ejecutar de manera segura estos trabajos se implementaron los trabajos de Muro Milán, Muro Berlín, Protección a colindancias, Abatimiento del Nivel Freático, Excavación de terreno natural y Construcción de Cimentación y Sótanos. En los capítulos de este trabajo se desarrolla los procedimientos arriba mencionados y su aplicación e interrelaciones para su implementación y desarrollo. V INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO A ANTECEDENTES VI INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO Se construirá un edificio de departamentos de 7 niveles y 2 sótanos, el predio en cuestión tiene colindancias con la Vialidad “Camino al Recreo” al Este, al Norte con un Jardín de Niños y al Sur y al Oeste con estructuras de uno, dos y tres niveles. Para realizar los trabajos de excavación y construcción de sótanos es necesario implementar sistemas de construcción que garanticen la seguridad y estabilidad de las colindancias y los trabajadores al interior de la obra. Siendo un terreno conformado básicamente por materiales suaves deberán utilizarse sistemas constructivos de tipo Pantalla, reforzados por estructura metálica para evitar movimientos en las construcciones vecinas. Se decide utilizar los sistemas llamados Muro Milán, Muro Berlín, Protección a colindancias y Abatimiento del Nivel Freático por ser económicos, seguros y tener amplio uso en la Ciudad de México. VII INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO OBJETIVO VIII INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO Según las recomendaciones del “Informe de estratigrafía y solución de cimentación” elaborado por CIMANC Cimentaciones y Anclajes SA de CV y con apoyo del Sistema Unificado de Clasificación de Suelos se determina la que la cimentación idónea para el predio en cuestión es un cajón de cimentación desplantado a cierta profundidad. Teniendo como objetivo la construcción de la cimentación del edificio en cuestión, es necesaria la implementación de procedimientos y sistemas de construcción que garanticen la estabilidad y seguridad de las estructuras colindantes al predio. Dicho objetivo se llevaría a cabo con la propuesta de combinar sistemas diferentes de construcción dependiendo de las profundidades a excavar. Analizando las profundidades de excavación se utilizara el Muro Milán para mayores profundidades, el Muro Berlín para profundidades menores y ambos sistemas se combinarían con el Sistema de protección a colindancias y para omitir el sistema de subpresión en losa de cimentación y el flujo de agua de los estratos filtrantes al interior de la obra se utilizó un sistema de bombeo para abatir el Nivel Freático. De esta forma se garantizó la seguridad al interior de la obra, la estabilidad de construcciones colindantes y la óptima construcción de la cimentacióndel edificio. IX INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO X ALCANCES INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO Con la implementación de los procedimientos y sistemas constructivos que se propusieron se logrará la construcción de forma segura y eficiente de la cimentación y los sótanos del edificio a construir. En el presente trabajo se describen cada uno de los trabajos a ejecutar, se menciona su aplicación a este caso de construcción, sin embargo hay procesos que se deben ejecutar a la par de los aquí desarrollados pero que no se mencionan en el presente trabajo, estos son: Instalación hidro-sanitaria. Estas forman una parte muy importante en la funcionalidad de los diferentes tipos de construcciones y si bien en la mayoría de estas no podemos apreciarlas físicamente, sabemos que de alguna manera la edificación debe contar con un sistema para el suministro y desalojo de las aguas que alimentan a los diferentes servicios dentro de la edificación Se pueden dividir en: Instalaciones hidráulicas: “Las instalaciones hidráulicas están conformadas por una serie de elementos como tuberías, válvulas, accesorios y equipos, cuyo objetivo es distribuir agua en cantidad y presión adecuadas a cada uno de los servicios de un inmueble”1 ,e; Instalaciones sanitarias: Conjunto de tuberías, conexiones y ramales provistos para “el desagüe de aguas negras, aguas grises y aguas pluviales.”2 En el presente proyecto deberá ejecutarse la instalación de ambos sistemas para el suministro para el edificio y desalojo de aguas residuales de los departamentos, estacionamientos y captación de agua de lluvia. 1 Dirección General de Obras y Conservación. (2015). Instalaciones hidráulicas. Disposiciones en materia de instalaciones hidráulicas, sanitarias y de protección contra incendio (8). Ciudad de México: UNAM. 2 Dirección General de Obras y Conservación. (2015). Instalaciones hidráulicas. Disposiciones en materia de instalaciones hidráulicas, sanitarias y de protección contra incendio (21). Ciudad de México: UNAM. XI INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO Instalación eléctrica. “Es el conjunto de circuitos eléctricos que tiene como objetivo dotar de energía eléctrica a edificios, instalaciones, lugares públicos, infraestructuras, etc. Incluye los equipos necesarios para asegurar su correcto funcionamiento y la conexión con los aparatos eléctricos correspondientes3. Según el proyecto deberá colocarse transformador eléctrico para dotar de energía al edificio desde la acometida municipal, realizar la instalación de cableados necesarios para la alimentación de energía a los sistemas eléctricos del edificio (elevadores de personas y de autos, sistemas de bombeo, energía para los departamentos e iluminación de áreas comunes). Instalación electro-mecánica. Los dispositivos electromecánicos son los que combinan partes eléctricas y mecánicas para conformar su mecanismo. Ejemplos de estos dispositivos son los motores eléctricos y los dispositivos mecánicos movidos por estos. En el presente proyecto deberán realizarse instalaciones especiales para los elevadores, los eleva-autos y la instalación de sistemas de bombeo. Trabajos especiales de herrerías. Para el desalojo de vapores tóxicos en la zona de sótanos se colocaran rejillas metálicas que permitan el tránsito de vehículos. Así como rejillas que se colocarán en coladeras y registros de la instalación sanitaria. 3 Gilberto Enríquez Harper. (2005). Manual de Instalaciones eléctricas residenciales e industriales. México: Limusa. XII https://es.wikipedia.org/wiki/Circuito https://es.wikipedia.org/wiki/Aparato_el%C3%A9ctrico https://es.wikipedia.org/wiki/Motor_el%C3%A9ctrico INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO XIII MARCO REFERENCIAL INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO Se construirá un edificio que tendrá como destino de uso habitacional, multifamiliar de nivel socioeconómico medio. Dicha construcción estará estructurado mediante columnas y losas de concreto armado, muros de carga de concreto armado y muros divisorios de block vitrificado. La cimentación se construirá con contratrabes de concreto armado y losa de cimentación del mismo material. En el Reglamento de Construcciones del Distrito Federal en el capítulo II “DE LA SEGURIDAD E HIGIENE EN LAS OBRAS”, Art. 195, menciona: “Durante la ejecución de cualquier edificación, el Director Responsable de Obra o el propietario de la misma, si ésta no requiere Director Responsable de Obra, tomarán las precauciones, adoptarán las medidas técnicas y realizarán los trabajos necesarios para proteger la vida y la integridad física de los trabajadores y la de terceros…”4 por lo que en la Manifestación de Construcción, emitida por la autoridad competente para la construcción de dicha edificación especifica la implementación de un procedimiento que garantice la seguridad estructural tanto de las construcciones colindantes como a la misma construcción y al personal que en ella labora. El presente trabajo da constancia de los sistemas y procedimientos para llevar a cabo los trabajos de protección a colindancias durante el proceso de excavación para la construcción de la cimentación y los sótanos de la obra arriba mencionada. Para garantizar la seguridad de las construcciones colindantes de la obra a construir la autoridad delegacional emitió la “Licencia De Construcción Especial para Excavación” con folio 07/04/2013/02 donde otorga licencia especial de excavación para la protección de cimentaciones colindantes y se menciona la obligación de planear y supervisar las medidas de seguridad del personal y terceras personas en la obra, sus colindancias y en la vía pública. 4 REGLAMENTO DE CONSTRUCCIONES PARA EL DISTRITO FEDERAL (Gaceta Oficial de la Ciudad de México, 17 de junio de 2016) XIV INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO CAPITULO I. JUSTIFICACION DEL PROYECTO 1 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO JUSTIFICACION La construcción es una industria que está fuertemente ligada al control de costos de cada proyecto, los costos se integran por todos y cada uno de los procedimientos y sistemas constructivos que deben ejecutarse para la realización en su totalidad de la obra. Para que cada proyecto sea económicamente viable debe controlarse todos los costos y tiempos necesarios para la obra. La ocurrencia de fenómenos no previstos se puede traducir en destinar recursos (tiempo y dinero) para la resolución de problemas que acarrean, como afectaciones a la vía pública, a construcciones colindantes a instalaciones públicas, etc. El uso no contemplado de recursos para la resolución de problemas puede significar que el proyecto no sea viable económicamente. La afectación a construcciones vecinas y vía pública puede acarrear sanciones por parte de las instancias gubernamentales que afectara tanto el tiempo de ejecución como los costos totales de la obra. Es por esto la gran importancia de la implementación de procedimientos de construcción que garanticen la seguridad tanto de la obra, como de las construcciones colindantes y de la vía pública. 2 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURAUNIDAD ZACATENCO I.1 UBICACIÓN DEL PROYECTO. El proyecto a desarrollar se ubica en Calle Camino al Recreo No. 111, Colonia El Recreo, Delegación Azcapotzalco, Ciudad de México (Figura 1). Figura 1. Ubicación del predio. Fuente: Google Maps, Google Inc. 2018 SITIO EN ESTUDIO CAMINO DEL RECREO No. 111 3 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO I.2 ZONIFICACIÓN DEL PREDIO SEGÚN EL REGLAMENTO DE CONSTRUCCIONES DEL DISTRITO FEDERAL INFORMACIÓN GEOLÓGICA. La Cuenca del Valle de México asemeja una enorme presa azolvada: la cortina, situada en el Sur, está representada por los basaltos de la Sierra del Chichinautzin, mientras que los rellenos del vaso están constituidos en su parte superior por arcillas lacustres y en su parte inferior por clásticos derivados de la acción de ríos, arroyos, glaciares y volcanes (Figura 2). Todo material contenido en los depósitos de la Cuenca del Valle de México es directa o indirectamente de origen volcánico. De origen volcánico directo son, por ejemplo, las lavas del Cerro de Chapultepec, Tepeyac y la Sierra del Chichinautzin, como también las lavas, brechas, tezontles y cenizas del Peñón del Marqués, la Sierra de Santa Catarina y el Pedregal de San Ángel. De origen volcánico indirecto se deben mencionar las acumulaciones de polvo eólico. En las regiones volcánicas abundan detritos finos derivados de cenizas volcánicas. El viento levanta este polvo y lo transporta a veces a grandes distancias; si el viento lo deposita en laderas durante períodos de clima frío, se transforma en suelos inmaduros que con el transcurso del tiempo se convierten en tobas amarillas que tanto abundan en la zona de lomas. Sin embargo, si se depositan en un lago, como en el antiguo Vaso de Texcoco, sus partículas se hidratan transformándose en arcillas. Los depósitos de la planicie del Valle de México son los que comúnmente se conocen como depósitos de lago. Hay que señalar que ello solamente es válido y correcto para ciertos tiempos geológicos con condiciones climáticas que propiciaban la existencia de un lago. En la cuenca cerrada podía existir un lago cuando las lluvias superaban a la evapo-transpiración, el que desaparecía cuando ésta superaba a las lluvias. Obviamente, el factor que dominaba dicho equilibrio era la temperatura ambiental: si el clima se enfriaba, se formaba un lago; si se calentaba, el lago disminuía y hasta desaparecía. Otras breves interrupciones fueron provocadas por violentas etapas de actividad volcánica que cubrieron toda 4 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO la cuenca con mantos de arenas basálticas o pumíticas. Eventualmente, en los periodos de sequía ocurría también una erupción volcánica, formándose costras duras cubiertas por arenas volcánicas. El proceso descrito anteriormente formó una secuencia ordenada de estratos de arcilla blanda separados por lentes duros de limo, ceniza, arcillas arenosas, costras secas y arenas de origen piroclástico. Figura 2. Mapa geológico general del Valle de México. FUENTE: CIMANC. (2011). FICHA TECNICA 01. MEXICO D.F.: CIMANC. SITIO EN ESTUDIO CAMINO DEL RECREO No. 111 5 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO ZONIFICACIÓN GEOTÉCNICA. De acuerdo a la zonificación geotécnica de la Ciudad de México, el sitio en estudio se localiza en la denominada Zona de Transición Alta (Figura 3), la cual se caracteriza por la alternación de estratos arcillosos con estratos limo arenosos de origen aluvial, dependiendo sus espesores de las transgresiones y regresiones que experimentaba el antiguo Lago de México. Este proceso dio origen a una estratigrafía compleja, donde los espesores y materiales pueden tener variaciones importantes de un punto a otro dentro de los límites de esta zona. Figura 3. Zonificación geotécnica de la Ciudad de México. FUENTE: CIMANC. (2011). FICHA TECNICA 01. MEXICO D.F.: CIMANC. TB TB SITIO EN ESTUDIO CAMINO DEL RECREO No. 111 6 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO I.3 ESTRATIGRAFÍA Para definir las condiciones estratigráficas del predio, la resistencia del suelo y determinar el tipo de cimentación óptima a utilizar se ejecutaron los trabajos plasmados en el documento elaborado por CIMANC Cimentaciones y Anclajes S.A. de C.V. (Anexo A). Según los resultados obtenidos se determina: De 0.00 a 1.20 m. Rellenos constituidos por “arcillas y limos de consistencia media y suave” 5con desperdicios de material de construcción. Se registran entre 3 y 10 golpes en el Sondeo de Penetración Estándar. Del 1.20 a 12.00 m. “Arcillas poco arenosas de consistencia blanda a media”6 hasta los 9.00 m de profundidad y media a firme para el resto del estrato. El número de golpes varía desde 3 el menos hasta 30 el mayor. De 12.00 a 20.00 m. “Toba arenosa poco limosa”7, consistencia compacta a muy compacta color café claro con presencia de gravas y gravillas. Se registran golpes de 24 a 50 por metro. Se detectó el Nivel de Aguas Freáticas a los 2.10 m de profundidad, por lo que deberá utilizarse un sistema para el abatimiento del Nivel de Aguas Freáticas para hacer posible la ejecución de los trabajos en la cimentación. 5 Terzaghi. Sistema Unificado de Clasificación de Suelos. 6 Terzaghi. Sistema Unificado de Clasificación de Suelos. 7 Terzaghi. Sistema Unificado de Clasificación de Suelos. 7 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO CAPITULO II. PROCEDIMIENTOS DE CONSTRUCCION. 8 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO En base a las recomendaciones del Estudio de Mecánica de Suelos (CIMANC, Anexo A) y del Estructurista se determinó que la solución óptima para la cimentación es a base de un cajón de cimentación desplantado a -5.30 m con una losa de cimentación de 30 cm y contratrabes de sección variable. Para llegar a esa cota de excavación y teniendo en cuentas las colindancias del terreno en construcción (el predio en estudio colinda al Norte con un kínder, al Poniente con la Calle Camino del Recreo y en sus demás colindancias con estructuras de dos y tres niveles) es necesario la implementación de un procedimiento de excavación que garantice la estabilidad y seguridad de las construcciones colindantes y de los trabajadores al interior de la obra. Dicha instrucción queda oficializada en el Anexo 1 (Figura 4) de la manifestación de construcción que se expidió para la construcción de la obra. 9 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO Figura 4. Anexo de la licencia de construcción. Fuente: Delegación Azcapotzalco, 2012 10 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO Para garantizar la estabilidad y seguridad en los proceso constructivos se determinó dividir el predio de la obra en 2 zonas que se marcaran como Zona 1 y Zona 2 (Figura 5). C O R T E L O N G I T U D I N A L X - X L4 L1 P L A N T A D E C I M E N T A C I O N L3 L3 N.P.T.= N.L.S.L.=-5.95 N.P.T.= N.L.S.L.=-5.95 Figura 5. Zonas en las que se divide la obra basado en la profundidad máxima de excavación. FUENTE: Elaboración propia. 11 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO Describiendo a continuación las característicasde cada zona. Zona 1. Área delimitada por los ejes 3’-16 y D-J. Área de construcción de 68.79 m x 9.98 m = 686.52 m2. Tendrá un nivel de excavación máximo de -6.00 m. en esta zona de utilizará el sistema de Muro Berlín, Protección a colindancias mediante troqueles metálicos y Abatimiento del Nivel de Aguas Freáticas (Figura 6). C O R T E L O N G I T U D I N A L X - X P L A N T A D E C I M E N T A C I O N Figura 6. Zona 1 de construcción (Se utilizará sistema de Muro Berlín). FUENTE: Elaboración propia. 12 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO Zona 2. Área de construcción de 14.31 m x 19.18 m = 274.46 m2. Tendrá un nivel de excavación máximo de -9.00 m. en esta zona de utilizará el sistema de Muro Milán Protección a colindancias mediante troqueles metálicos y Abatimiento del Nivel de Aguas Freáticas (Figura 7). 1 2 3 D E F H' J L4L3 L3 N.P.T.= N.L.S.L.=-5.95 3' N.P.T.= N.L.S.L.=-5.95 ZONA 02 NIVEL MAXIMO DE EXCAVACION -9.00 M ZONA 02 NIVEL MAXIMO DE EXCAVACION -9.00 M Figura 7. Zona 2 de construcción (Se utilizará sistema de Muro Milán). FUENTE: Elaboración propia 13 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO II.1 CONSTRUCCION DE MURO BERLIN “El sistema conocido como Muro Berlín se basa en la construcción en sitio de un muro de concreto armado en tableros cortos (3.00 m de ancho máximo) hasta una profundidad máxima de 12.00 mts donde la excavación máxima se localiza a 2.50 m arriba del nivel de desplante de las viguetas metálicas que se hincan para darle estabilidad al muro y a la excavación”8. En combinación con la Protección a colindancias mediante troqueles metálicos el sistema de Muro Berlín puede utilizarse para excavaciones someras. Según la secuencia del procedimiento constructivo se divide principalmente en: - Hincado de viguetas. - Excavación y Construcción de cinturones de concreto. - Protección a colindancias. Salvo el hincado de viguetas, los procesos de la Excavación y Construcción de cinturones de concreto y la Protección a colindancias se repite tantas veces como sea necesario para llegar al fondo de la excavación y poder comenzar la construcción de la cimentación para ir subiendo el nivel de la obra civil e ir retirando los elementos provisionales que se colocaron en el sistema de Protección a colindancias. Este sistema (Muro Berlín) es recomendable para cimentaciones someras por ser económico y utilizar un área menor que el Muro Milán o el tablaestacado (concreto o metálico). 8 Enrique Tamez. (2001). Ingeniería de Cimentaciones. México: TGC 14 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO II.1.1 HINCADO DE VIGUETAS. Es el primer paso del procedimiento constructivo de Muro Berlín. “Las dimensiones de las viguetas se determinan en función de los empujes laterales que las construcciones adyacentes producen al muro a definir”9. Se debe determinar los siguientes datos y características de los elementos a utilizar: Características de la vigueta a utilizar: o Sección de la vigueta o Peso por unidad lineal o Longitud de la vigueta Para el proyecto se utilizará: o Sección de la vigueta…………………… IR 25.8 CM X 14.6 CM o Peso por unidad lineal………………….. 32.90 KG/ML o Longitud de la vigueta………………….. 8.00 ML Es muy importante garantizar la contención de la cimentación de las construcciones colindantes para evitar fallas de fondo en las mismas, por lo que el nivel superior de la vigueta debe estar por encima o a nivel superior del elemento a proteger. En este caso esta cota coincidió con el nivel del terreno natural del predio y que se definió como el nivel 0.00 del proyecto. Por lo que de acuerdo al nivel superior de la vigueta (0.00), el nivel de desplante y la longitud de la misma (-8.00 m) y la relación con el nivel máximo de excavación (-6.00 m) se observa que existe una diferencia de 2.00m, que se llama “Pata” y existe para evitar la falla del fondo del muro que se construirá (Figura 8). 9 Holguín E. (1992). Diseño Geotécnico de Cimentaciones. México: TGC Geotecnia. 15 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO Figura 8. Cotas y características de vigueta metálica. FUENTE: Elaboración propia. Con el trazo de la posición de cada una de las viguetas se realiza una excavación previa en cada sitio de hincado para retirar cualquier obstáculo o restos de cimentación de la construcción anterior. El fondo de dicha excavación se determinara cuando se encuentre el terreno natural, es decir libre de materiales de relleno o cimentaciones anteriores. En dicha excavación se construirá un brocal de concreto simple con una resistencia de f’c=150 kg/cm2 que se utilizara como guía para la correcta verticalidad y posición del elemento a hincar (Figura 9). 16 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO Figura 9. Brocal que se utilizara como guía para el hincado de la vigueta. FUENTE: Elaboración propia. Para disminuir la resistencia de algún estrato resistente y para el correcto izaje de cada elemento se debe habilitar cada elemento con una punta y un barreno de izaje (Figura 10). Figura 10. Punta y barreno para izaje e hincado de vigueta. FUENTE: Elaboración propia. 17 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO Los movimientos de cada vigueta y el proceso de hincado se realiza con la ayuda del siguiente equipo: Grúa Marca Link-Belt Modelo LS 98, habilitada con 55 pies de pluma. Con malacates de arrastre y levante con cables de acero de 3/4" diámetro cada uno y grilletes tipo Crosby de 1”, 1 1/4” y 1 1/2". Guía tubular libre o “Loca” tipo “U” de sección 50 x 50 cm x 18 mts de largo. Martinete de hincado de caída libre de 500 kg de peso. Los pasos para realizar el proceso de hincado son: 1. Izaje y colocación de la vigueta en el respectivo brocal (Figura 11). 2. Movimiento ascendente-descendente para incrustar la vigueta alrededor de 1.00 m. 3. Colocación en la grúa de Guía tipo U y Martinete de Caída libre. 4. Hincado mediante caída libre del martinete hasta la cota deseada (Figura 12). Se deberán de hincar todas las viguetas para continuar con los trabajos posteriores. 18 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO Figura 11. Colocación de viguetas en el brocal. FUENTE: Elaboración propia. Figura 12. Hincado de viguetas con equipo. FUENTE: Elaboración propia. 19 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO II.1.2 EXCAVACION Y CINTURONES DE CONCRETO El paso siguiente del procedimiento constructivo es la excavación y la construcción de los cinturones de concreto armado que junto con las viguetas hincadas formarán el muro de concreto. Para ahorrar en insumos (madera principalmente) se utilizará una modulación que disminuya el desperdicio de materiales; es decir, la hoja de triplay que es comercial en México tiene medidas de 2.44 m x 1.22 m por el espesor deseado (para resistir los movimientos del cimbrado y descimbrado se determina usar de 16.00 mm). Se realizó una excavación en el área de 1.30 m de altura (se utilizó la modulación de 1.20 m, Figuras 13 y 14). PLACA P-1 30x30x1.0 cm VIGA MADRINA VM-1 PLACA P-1 30x30x1.0 cm VIGA MADRINA VM-1 PM-1 PUNTAL 5 0 5 0 25 MURO DE CONCRETO 10 COLINDANCIA 1 2 0 TERRENO NATURAL 1 2 0 1 2 0 1 2 0 Figura13. Modulaciones para colado de Muro Berlín. FUENTE: Elaboración propia. 20 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO Figura 14. Armado y cimbrado de muro en Etapa 1 del nivel 0.00 a -1.20. FUENTE: Elaboración propia. El muro de concreto tiene las siguientes características, ancho de 35 cm, doble parrilla de varilla del No. 3 (3/8” diam) una de las parrillas se colará en esta etapa, que es precisamente el Muro Berlín y la segunda capa se colará con el muro definitivo (Figura 15). 21 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO 1 2 0 MURO DE 15 CM A COLARSE EN ETAPA DE MURO BERLIN MURO COMPLEMENTARIO O DEFINITIVO PERFORACIONES Ø5/8"@25 CM PARA PASO DE VRS.Ø1/2"@25 CM PARRILLA A COLOCARSE EN EL MURO DEFINITIVO CON VARILLA DEL No. 3 A CADA 25 CM EN AMBOS SENTIDOS PARRILLA A HABILITARSE EN ETAPA DE MURO BERLIN V A R IL L A H IN C A D A E N E L T E R R E N O N A T U R A L P A R A T R A S L A P A R S E E N S IG U IE N T E C O L A D O VIGUETA VERTICAL Figura 15. Colocación y anclaje de acero de refuerzo, separación de muros y barreno para el paso de varillas. FUENTE: Elaboración propia. Para darle continuidad al acero se perfora mediante equipo de corte de oxi-butano el diámetro de la varilla para que se ligue con los tableros posteriores (Figura 15) pues se programan colados dependiendo de la madera disponible para la cimbra que se debe asegurar este correctamente apuntalada, asegurada y lubricada, esto último puede ser por productos químicos solubles en agua o mediante la adición de algún combustible de origen mineral. 22 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO El concreto se utilizará con las siguientes características: Concreto tipo II (Convencional), f’c=250 kg/cm2, agregado máximo de 3/4" (20 mm), revenimiento máximo 14 cm, sin aditivos especiales, para colarse a Tiro Directo. (Figura 16). Figura 16. Colocación de concreto en Muro Berlín. FUENTE: Elaboración propia. Durante el proceso de colado se evitará la existencia de burbujas de aire mediante el uso de Vibradores de alta frecuencia con Convertidor a Gasolina y chicote de 6.00 m de largo y un diámetro de 1 1/2". Una vez colado es necesario un tiempo mínimo para fraguado de 12 horas, después del cual se descimbrará y se curará mediante la aplicación de agua. El armado, cimbrado, colado, descimbrado y curado deberá realizarse antes de la excavación de niveles subsecuentes inferiores garantizado la estabilidad de los taludes y edificaciones colindantes mediante el Troquelamiento (Ver Subcapítulo II.1.4 Protección a Colindancias). 23 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO Una vez asegurada la estabilidad y seguridad de las construcciones colindantes se procederá a la excavación del nivel inferior subsecuente hasta una profundidad que asegure el colado del Muro Berlín y no excede el nivel inferior de Troquelamiento. Es importante mencionar que paralelo a este sistema se debe trabajar con el proceso de Abatimiento del Nivel de Aguas Freáticas (Ver Capitulo II.3 Abatimiento del Nivel de Aguas Freáticas) debe ejecutarse y operarse las 24 horas para evitar el flujo de aguas Freáticas a nuestra excavación. Cada proceso de excavación y colado deberá programarse minuciosamente para evitar la intemperización del material ya sea mediante la desecación por exposición al ambiente o el derrumbe de material debido al flujo de agua. Se intercalaran los procesos de Excavación, Colado de Cinturones de Concreto y Protección a Colindancias hasta llegar al nivel máximo de excavación para que se comiencen los trabajos de la construcción de la cimentación y obra civil de la estructura. 24 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO II.1.3 PROTECCIÓN A COLINDANCIAS Este proceso tiene como objetivo contrarrestar los empujes laterales que las construcciones colindantes al predio transmiten al Muro Berlín y en conjunto con el muro proteger nuestra excavación y permitir los trabajos de obra civil para la construcción de la cimentación y sótanos de nuestro edificio. Se inician los trabajos una vez que se ha excavado y colado el Muro Berlín hasta liberar el nivel de colocación del Primer Nivel de troqueles, en nuestro proyecto se marcan los ejes a las cotas -1.30 y -4.00, se deberá verificar que los elementos a colocar no interfieran con elementos constructivos de la estructura como losa de cimentación, losas de entrepiso, trabes o columnas. (Figura 17) PLACA P-1 30x30x1.0 cm VIGA MADRINA VM-1 PM-1 PUNTAL MURO DE CONCRETO COLINDANCIA TERRENO NATURAL PRIMER NIVEL DE TROQUELAMIENTO -1.30 LOSA TAPA SOTANO 1 N.P.T. -1.80 SEGUNDO NIVEL DE TROQUELAMIENTO -4.00 LOSA DE CIMENTACION N.P.T. -4.50 SEPARADOR 2" Ø PUNTAL METALICO PLACA P-1 30x30x1.0 cm VIGA MADRINA VM-1 SEPARADOR 2" Ø PUNTAL METALICO Figura 17. Cotas de niveles de Troquelamiento y elementos estructurales. FUENTE: Elaboración propia. 25 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO Los elementos que conforman el sistema de Troquelamiento son: Separador metálico. Fabricado con tubo de 2” diam. Cedula 40, longitud mínima: 40 cm y 2 placas de respaldo de 4” x 4” x 1/4" de espesor. La longitud de este elemento (40 cm) se determina por el espesor del muro definitivo que sobresale de la vigueta vertical (10 cm), la cimbra del mismo muro (10 cm), los puntales de la cimbra (10 cm) y se considera un espacio de 10 cm adicional para que se pueda trabajar libremente (Figura 18). Viga Madrina. Viga IR de 10” x 5 3/4" x 32.90 kg/ml. Sirve para uniformizar cargas laterales y transmitirla hacia los puntales (Figura 18). Puntal metálico. Tubo de 10”, cedula 30. Es el elemento de que sostiene las cargas que transmite la viga madrina. Su longitud depende del claro a proteger (Figura 18). 27.3 cm 0.78 cm TROQUEL METALICO 10" OC 273x7.8 mm ACERO A-50 fy=3,515 kg/cm2 2 5 .8 3 14.60 0.91 0.91 0.61 VIGA MADRINA VM-1 IR 10" X 5 3/4"X 32.73 kg/m ACERO A-50 fy=3,515 kg/cm2 6 1 SEPARADOR 2" OC 6.00x1.00 mm ACERO A-50 fy=3,515 kg/cm2 Figura 18. Dimensiones de los elementos del sistema de Troquelamiento. FUENTE: Elaboración propia. Al tener colado y excavado hasta el nivel -1.80 (en este nivel es posible la colocación y los trabajos de soldadura) se hacen los trabajos previos a la colocación de la Viga Madrina. Se colocan ménsulas provisionales fabricadas en obra con varilla de 1” y se alinea los tramos de vigueta a colocar (Figura 19). 26 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO MENSULA PROVISIONAL DE VARILLA DE 1" VIGA MADRINA VM-1 LONGITUD DEL SEPARADOR (MIN 40 CM) PRIMER NIVEL DE TROQUELAMIENTO -1.30 N.P.T. -1.80 Figura 19. Colocación provisional de la Viga Madrina con Ménsulas provisionales. FUENTE: Elaboración propia. En cada vigueta se toma la medida de cada Separador pues por cuestiones de Equipo con que se hinca la vigueta es normal que haya variaciones de hasta 2 cm que deberán absorberse con el separador pero deberá mantenerse el mínimo de 40 cm para hacer el corte del tubo es necesario descontar el espesor de las 2 placas que servirán como respaldo al separador (Figura 20). LONGITUD DEL SEPARADOR (MIN 40 CM) 0.6 38.8 0.6 40 PLACA DE RESPALDO 10 X 10 X 1/4" PLACA DE RESPALDO 10 X 10 X 1/4" Figura 20. Longitud y despiece del separador. FUENTE: Elaboración propia. 27 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIORDE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO Ya alineada la viga madrina y los separadores habilitados a la distancia necesaria se procede a unir mediante la aplicación de soldadura cada una de las piezas. Se empieza con la unión de tramos en la viga madrina, posteriormente el separador a la viga vertical y para termina la viga madrina al separador. Para terminar el nivel de Troquelamiento es necesario la colocación del Troquel Metálico de 10” diam. Para determinar la longitud de este elemento se debe tomar en cuenta el tramo a cubrir desde la Viga Madrina hasta el punto que le servirá de apoyo. En este caso se tomara esta distancia desde un extremo del predio al otro extremo (Figura 21). Figura 21. Longitud y posición del puntal metálico PM1. FUENTE: Elaboración propia. 28 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO Para uniformizar la carga en toda la sección del puntal metálico y su correcta transferencia de esfuerzos a la viga madrina debe de colocarse una placa de respaldo de 35 cm X 35 cm X 0.19 cm (3/4” de espesor, Figura 22). TROQUEL TM-1 PLACA P-1 30x30x1.9 cm VIGA MADRINA VM-1 SEPARADOR Figura 22. Placa de respaldo del Puntal Metálico. FUENTE: Elaboración propia. 29 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO Para la liberación de tramo para el inicio de los trabajos de construcción de la cimentación se programaran etapas de excavación, colado de Muro Berlín y Troquelamiento según los siguientes esquemas (Figura 23): MURO DE CONCRETO e=25 cm LOSA RETICULAR h=40 cm LOSA DE CIMENTACION h=30 cm MURO MILAN PM-1 TM-1 VIGA MADRINA VM-1 TM-1 TM-1 TM-1 VM-1 PM-1 TM-1 TM-1 PM-1 TM-1 TM-1 PM-1 TM-1 TM-1 PM-1 TM-1 TM-1 PM-1 TM-1 TM-1 PM-1 TM-1 TM-1 PM-1 TM-1 TM-1 PM-1 TM-1 TM-1 PM-1 TM-1 TM-1 PM-1 TM-1 TM-1 TM-1 TM-1 PM-1 PM-1 PM-1 PM-1 PM-1 PM-1 PM-1 PM-1 PM-1 PM-1 PM-1 PM-1 60 PM-1 VIGA MADRINA VM-1 ETAPA 1 ETAPA 2ETAPA 3 ETAPA 3 ETAPA 4 ETAPA 4 ETAPA 5 ETAPA 5 ETAPA 6 ETAPA 6 ETAPA 7 ETAPA 7 ETAPA 7 ETAPA 7 ETAPA 8 ETAPA 8 ETAPA 9 ETAPA 9 ETAPA 10 ETAPA 11 ETAPA 11 ETAPA 12 ETAPA 12 ETAPA 13 ETAPA 13 ETAPA 14 ETAPA 14ETAPA 15 ETAPA 15 ETAPA 16 Figura 23: Etapas de excavación, colado de cinturones de concreto y Troquelamiento. FUENTE: Elaboración propia. 30 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO II.2 CONSTRUCCION DE MURO MILAN “El Muro Milán o también llamado Muro Diafragma es una estructura de concreto armado construido en el sitio de obra y sirve principalmente para la contención del terreno natural en excavaciones profundas. Sus aplicaciones en las obras civiles son muchas, y entre ellas se pueden mencionar sótanos, cajones de cimentación de edificios, estacionamientos subterráneos, muelles, pantallas de presas, canales de gran sección y cárcamos de bombeo”10. Según los planos estructurales y con apoyo de los planos arquitectónicos se determinan los niveles siguientes: Nivel del terreno natural (inicio de excavación). Nivel de desplante del Muro Milán (fondo de la excavación). Ancho de la excavación. Nivel del lecho superior del acero. Nivel del lecho superior del concreto. Ver Figura 24 10 Enrique Tamez. (2001). Ingeniería de Cimentaciones. México: TGC. 31 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO N.P.T.=N.L.S.L. -1.80 MURO MILAN 1 NIVEL ±0.00 CISTERNA 2 2 0 LOSA FONDO DE CISTERNA N.P.T.=N.L.S.L. -6.00 3 8 0 LOSA RETICULAR h=30 cm LOSA MACIZA h=30 cm MURO DE CONCRETO 4 0 0 NIVEL -8.20 NIVEL -12.20 NIVEL -7.90 3 0 60 3 0 4 0 4 0 M IN . A N C L A J E PROYECCION DE ARMADO DE CASTILLO 2 0 2 0 2 0 20 2 0 1 2 0 1 2 0 TRABE DE BORDE 60x100 1 0 0 DETALLE-2 DETALLE-2 ELEVACION DE MURO MILAN ESC.1:25 DETALLE-3 DETALLE-1 REC. 5 REC. 5 COLINDANCIA VRS. VERTICALES Ø3/4"@20 cm VRS. HORIZONTALES Ø5/8"@30 cm 20 20 GRAPAS Ø3/8"@40 cm ARMADO TIPO DE MURO MILAN ESC.1:15(P L A N T A) REFUERZO HORIZONTAL Y VERTICAL LOSA FONDO DE CISTERNANIVEL -7.90 20 1 25 VRS. HORIZONTALES Ø3/8"@20 VRS. VERICALES Ø1/2"@20 N.P.T.=N.L.S.L. -1.80 LOSA RETICULAR h=40 cm TRABE DE BORDE 60x100 cm ( )6Ø1" EST.Ø3/8"@20 60 MURO MILAN D E T A L L E - 1 ESC.1:15 (E L E V A C I O N) N.P.T.=N.L.S.L. -6.00 20 60 COLINDANCIA LOSA RETICULAR h=30 cm PROY. DE ARMADO DE NERVADURAS CAJA DE POLIESTIRENO QUE COLOCAR EL MURO MILAN, PARA 1 MURO MILAN MURO MILAN Ø3/4"@20 COLINDANCIA D E T A L L E - 2 ESC.1:15 (E L E V A C I O N) 60 MURO MILAN COLINDANCIA Ø3/4"@20 LOSA DE CIMENTACION h=30 cm SE RETIRARA DESPUES DE COLAR LOSA RETICULAR CAJA DE POLIESTIRENO QUE SE RETIRARA DESPUES DE COLOCAR EL MURO MILAN, PARA COLAR LOSA RETICULAR 1 D E T A L L E - 3 ESC.1:15 (E L E V A C I O N) Figura 24. Niveles del Muro Milán y detalles de acero de refuerzo. FUENTE: Elaboración propia. Con ayuda de las especificaciones de construcción se determinan: Diámetro, separación y posición de acero de refuerzo principal y secundario (Figura 24). Recubrimiento del acero con respecto a la excavación. Resistencia del acero. Características del concreto a utilizar 32 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO Para el proyecto se define: Nivel del terreno natural (inicio de excavación): 0.00 Nivel de desplante del Muro Milán (fondo de la excavación): -12.20 Ancho de la excavación: 40 cm Nivel del lecho superior del acero. 0.00 Nivel del lecho superior del concreto. -0.60 Diámetro, separación y posición de acero de refuerzo principal y secundario: - Varilla Principal (vertical) de No. 6 (3/4” diam.) con una separación de 20 cm. - Varilla Secundaria (Horizontal) del No. 5 (5/8” diam) con una separación de 30 cm. - Ambos con un f’y=4,200 kg/cm2 Recubrimiento: 4.00 cm Resistencia del acero. Características del concreto a utilizar: Se utilizarán dos tipos de concreto, para el brocal que servirá de guía para la excavación (Ver Subcapítulo 2.2.2 Excavación) y para el Muro Milán. Para el brocal: Concreto tipo II (Convencional), f’c=100 kg/cm2, agregado máximo de 3/4" (20 mm), revenimiento máximo 14 cm, sin aditivos especiales, para colarse a Tiro Directo. Para el Muro Milán: Concreto tipo II (Convencional), f’c=250 kg/cm2, agregado máximo de 3/4" (20 mm), revenimiento máximo 18 cm, sin aditivos especiales, para colarse a Tiro Directo. 33 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO Para la fabricación de este tipo de Muro es necesario contar con equipo especial: Una grúa tipo draga con un mínimo de dos cables (levante y arrastre), con la capacidad necesaria para soportar el peso de una almeja de caída libre, mecánica o hidráulica. Una almeja mecánica de caída libre o hidráulica. Una planta de lodos que incluye turbo-mezclador para mezclado de bentonita y contenedores (horizontales o verticales) los cuales se emplean de la siguiente manera: 1) Almacenamiento de agua potable. 2) Fabricación de polímero y/o bentonita 3) Contenedor de decantación de fluido de perforación. 4) Contenedor de recuperación de fluido de perforación. Equipo complementario: o Bombas para suministro de fluido de ademe para perforación y bomba para recuperación de lodo de perforación. o Las mangueras serán de diámetro en función de los equipos que se empleen. o Tubería tremie para colado de acuerdo al ancho del Muro. o Balancín necesario para el levante de los armados, o Swibels (destorcedorpara cable) y cables necesarios para maniobras, o Junta metálica de la longitud necesaria según proyecto (De forma circular o en llave). o Limpiador de juntas. 34 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO II.2.1 DESPIECE DE TABLEROS Según las dimensiones de la almeja de excavación se determina el ancho de los tableros; es decir; que el ancho mínimo de los tableros será correspondiente al ancho de la almeja. El ancho máximo de los tableros estará determinado por la capacidad de las grúas para el izaje de los armados, la cantidad de tubería de colado en obra y la existencia de elementos estructurales que pudieran delimitar el armado del Muro. Para el proyecto se cuenta con una almeja con un ancho de 2.50 m. por lo cual es la dimensión que definirá los tableros. Se definen los tableros según la figura 25. 35 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO 4 6 7 5 0 7 486 4 8 0 210 C A L L E C A M IN O A L R E C R E O COLINDANCIA JARDIN DE NIÑOS COLINDANCIA CASA DE 1 NIVEL Z O N A 1 D E C O N S T R U C C IO N C O L IN D A N C IA J A R D IN D E N IÑ O S 210 2 1 0 250 2 5 0 486 5 2 5 2 1 0 4 8 0 4 9 8 591 2 1 0 210 591 Figura 25. Despiece de tableros. FUENTE; Elaboración propia. 36 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO Se definen 14 tableros de distintas dimensiones: Tabla 01. Despiece, dimensiones y tipo de tableros. FUENTE; Elaboración propia. La denominación de Hembra o Macho se determina por la colocación de juntas (Ver Subcapítulo II.2.3 Colocación de juntas). TABLERO TIPO ANCHO 1 ESQUINERO 4.20 2 MACHO 4.86 3 HEMBRA-MACHO 5.25 4 MACHO 4.86 5 ESQUINERO 4.20 6 HEMBRA 4.80 7 ESQUINERO 5.00 8 HEMBRA-MACHO 4.67 9 HEMBRA-MACHO 4.98 10 ESQUINERO 4.20 11 HEMBRA-MACHO 5.91 12 MACHO 4.80 13 MACHO 5.07 14 MACHO 5.91 37 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO II.2.2 EXCAVACION Preliminarmente se construirá un brocal que servirá de guía a la almeja de excavación y garantizará que el terreno esté libre de cimientos de construcciones anteriores y material que dificulte los trabajos (Figura 26). Para dicho elemento se utilizará concreto de baja resistencia (100 kg/cm2) para facilitar su demolición al terminar los trabajos y proceder a la excavación del sitio de construcción. 10 1 1 0 1 2 0 30 2045 VARILLA DEL No. 3 @ 20 EN AMBOS SENTIDOS LECHO INTERIOR DEL BROCAL LECHO EXTERIOR DEL BROCAL Figura 26. Detalle constructivo del brocal. FUENTE: Elaboración propia. En el brocal se marcará con pintura en aerosol: o Ancho total del tablero. o Ancho de cada posición de excavación de la almeja (ancho y centro). o Posición de juntas de colado. De acuerdo a las recomendaciones del estudio de mecánica y tomando en cuenta las capas que forman el suelo del área de trabajo (material, altura de capa, Nivel de aguas Freáticas) y la profundidad del Muro Milán se determinará el tipo de fluido de ademe que se utilizará. Pudiendo ser de origen mineral (Bentonitas) o de origen sintético (Polímero). 38 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO Para la ejecución del Muro Milán es imprescindible la ejecución de una excavación- perforación; en algunos casos, esta excavación es estable por si sola y no se necesita de ningún tipo de elemento estabilizador. En los casos en los cuales esto no ocurre, es necesario recurrir al uso de ademes recuperables o lodos estabilizadores, resultando el último método el más frecuente por necesitar de menos equipamiento y resultar más económico. Así, el principal objetivo del lodo es asegurar la estabilidad de la perforación, además de garantizar la calidad del concreto, enfriar las herramientas de perforación y en algunos casos servir de vehículo para la extracción de detritus. Entre ellos, los más frecuentes son los lodos bentoníticos y lodos poliméricos. En ambos casos, la fabricación del fluido se realiza mediante la mezcla en agua y una parte de materia sólida. La agitación en el caso de la bentonita debe ser forzada mediante un turbo-mezclador. En el caso del polímero la hidratación es prácticamente instantánea sin necesidad de ninguna herramienta auxiliar. Bentonita. “La bentonita es una arcilla de grano muy fino (coloidal) del tipo de montmorillonita que contiene bases y hierro. El nombre deriva de un yacimiento que se encuentra en Fort Benton, Estados Unidos”11. Existen dos tipos: cálcica y sódica. Siendo esta ultima la que nos es de utilidad ya que se hincha cuando está en contacto con el agua. En combinación con el agua es muy pegajosa con un alto grado de encogimiento (los enlaces entre las capas unitarias permiten la entrada de una cantidad superior de agua que en la caolinita) Puede verse como un conjunto de diversas placas con carga negativa en un lado y positiva en el lado opuesto. Estas placas se acumulan en las paredes de la excavación y se van uniendo de una forma muy organizada, simulando un efecto 11 Coordinación General de Minería. (2013). Perfil de mercado de bentonita. México: Secretaria de Economía. 39 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO semejante a una pared de ladrillos magnetizada; el “cake”. Esta barrera se crea debido a la dualidad de cargas existentes en la bentonita que le permiten asociarse entre sí y porque el tamaño de estas pequeñas placas de bentonita son mayores que el grano arenoso. Estas placas son responsables de tapar los poros en la formación, suministrando así el mecanismo para el control de pérdida de fluido. El cake funciona también como interfaz para la aplicación de presión hidrostática en las paredes de la excavación. A partir de este momento se controla también la estabilidad de una excavación. Durante su preparación se deben controlar: la Densidad y la Viscosidad, durante el proceso de excavación y al término del mismo se deberá controlar también el contenido de arena. Parámetros de calidad de lodo bentonítico. Parámetros Unidad Fluido mezclado fresco Para reempleo Antes del colado Densidad Gr/cm3 1.04 a 1.10 ≤ 1.08 ≤ 1.06 Viscosidad Segundos 32 – 50 32 – 60 32 – 50 Contenido de arena % 0 ≤ 5 ≤ 5 Ph - 7 – 11 7 - 11 7 - 11 Tabla 02. Parámetros de calidad de lodo bentonítico. FUENTE; Elaboración propia. 40 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO Polímero. Control de calidad y parámetros de control. Tabla 03. Parámetros de calidad de lodo a base de polímero. FUENTE; Elaboración propia. La tecnología de los polímeros presentan un concepto similar a la bentonita pero hay diferencias en su comportamiento. “El polímero por comparación con la bentonita presenta un efecto de capacidad de suspensión que es controlable por medios de aditivos”12. Al polímero se le pueden conferir parámetros de densidad igualmente elevados como a la bentonita. Aunque esta capacidad para mantener los sólidos en suspensión puede ser aumentada mediante el uso de aditivos poliméricos. Igualmente existen aditivos para acelerar la decantación de las partículas en suspensión. 12 QUIMACER. (2015). ADITIVOS PARA FLUIDOS DE PERFORACIÓN . ESPAÑA: QUIMACER. Parámetros Unidad Fluido mezclado fresco Para reempleo Antes del colado Densidad Gr/cm3 1.00a 1.04 ≤ 1.08 ≤ 1.06 Viscosidad Segundos 60 – 140 50 – 140 45 – 140 Contenido de arena % 0 ≤ 2 ≤ 5 pH - 11 – 12 11 – 12 9 – 12 41 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO Control de calidad de fluidos de perforación. El volumen de cada porción deberá ser suficiente para hacer los ensayos de viscosidad, densidad, pH y contenido de arena. El tomador de muestras deberá aislar la muestra y no permitir entrada de sólidos durante su extracción de la columna de fluido en la excavación. Se deben medir los parámetros en superficie, puntos intermedios y puntos de contacto fluido-concreto, puesto que es en esta zona donde son susceptibles de producirse los fallos de colado. Con este conjunto de muestras se pueden extraer conclusiones sobre los parámetros del fluido a lo largo de toda la columna. Es necesario medir todos los parámetros dentro de la excavación antes de colocar el acero de refuerzo (viscosidad, pH (en el caso del polímero), Densidad y contenido de arena). Aspectos medio ambientales del uso de lodos de ademe El lodo se reutiliza con la ayuda de equipamiento auxiliar (planta de lodos) y una vez finalizada la obra, resulta necesario realizar su eliminación. En el caso de la bentonita, se desechará en vertederos autorizados que acepten residuos líquidos y que dispongan de instalaciones para realizar su gestión. En el caso de los polímeros, el lodo resultante es un producto sin problemas medio ambientales. Al finalizar la obra se realiza un tratamiento mediante pequeñas concentraciones de aditivos que acelera la ruptura de las moléculas del polímero y genera un agua residual sin ningún problema medio ambiental. Según la profundidad de proyecto del Muro Milán se determinan la longitud de los cables de la grúa y la capacidad de carga de la misma. 42 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO La maquinaria deberá estar nivelada en forma horizontal y deberá tener libertad de giro de forma continua para el proceso de excavación y descarga del material excavado al camión de tiro libre fuera de obra (Figura 27). Figura 27. Excavación con tiro a camión. FUENTE: Elaboración propia. La grúa se coloca a la distancia necesaria para garantizar que la almeja esté en posición vertical, a plomo y centrada en el brocal. Se realizan los primeros cortes y con el mismo material se crearán fronteras en los costados del tablero para evitar la inundación del fluido de perforación en el brocal y aumentar la carga hidráulica dentro de la excavación para asegurar la estabilidad de la misma. Se continúa la excavación en la posición correspondiente extrayendo el material y cargándolo al camión, por cada tanto de material extraído por la almeja se compensa con lodo estabilizador de tal forma que se mantenga el nivel del lodo al nivel de brocal. Cuando se excave hasta la profundidad que el Estudio de Mecánica de Suelos marque el Nivel de Aguas Freáticas se debe extraer una muestra de lodo por medio de un muestreador para determinar si los parámetros de trabajo del lodo 43 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO estabilizador se mantienen o si hay necesidad de reparar añadiendo más producto directamente al caudal que llena la excavación. Así se realizará consecutivamente un sondeo a cada 3 metros de profundidad hasta llegar al fondo de la excavación en la cual se toma una última muestra para saber en qué condiciones y/o propiedades termino el lodo al final de la excavación. Se verifica la profundidad del proyecto dejando caer una cinta métrica con un contrapeso de 4 kg aproximadamente en su extremo para verificar la profundidad real y para verificar que el fondo sea firme y no tenga azolve alguno, si fuese así se vuelve a meter la almeja a fin de mantener un fondo compacto y sin sedimentos. Se procederá a iniciar la siguiente posición de excavación, en tableros de 2 o más posiciones se recomienda excavar las posiciones laterales y finalmente la central. En tableros tipo esquinero se recomienda alternar la operación de excavación entre una y otra posición de ataque. 44 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO II.2.3 COLOCACION DE JUNTAS Si el tablero tiene unión con un tablero colado previamente se acopla el limpiador de juntas para retirar material de excavación pegado a ella dejando una superficie limpia, raspando de 2 a 4 veces dicha junta, dependiendo de la profundidad del tablero. El siguiente paso es desacoplar el limpiador de juntas y enganchar la junta metálica de colado correctamente engrasada en todo su perímetro y se sumerge en el paño hembra verificando la medida real del ancho del tablero y la verticalidad correspondiente. Insertada la junta metálica, se desengancha verificando que ha quedado bien empotrada en el fondo (1.00 m apróx.) y se vuelve a verificar el fondo de la excavación sumergiendo la sonda para ver si no hay algún caído o azolve importante para limpiar antes de la inmersión del armado. Para evitar el movimiento horizontal de las juntas de colado se realizan demoliciones en la parte alta del brocal con una altura aproximada de 15 a 20 cm y con el ancho necesario para alojar una varilla o elemento metálico de aproximadamente 5 cm de diámetro y si es posible se soldará al armado del brocal (Figura 28). 45 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO Figura 28. Colocación de junta metálica. FUENTE: Elaboración propia. 46 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO II.2.4 HABILITADO Y COLOCACIÓN DE ACERO Es importante mencionar que una parte importante del habilitado del armado es la colocación de centradores (pollos o calzas) de plástico o concreto (Figura 29). Esto es para garantizar el centrado del armado en el ancho de nuestra excavación. Deben colocarse en cantidad suficiente en el plano vertical y horizontal en ambos lechos de la parrilla. Las preparaciones previas para conexiones con losas o columnas que con son fabricadas con madera o poliestireno deben colocarse antes del izaje del armado. Ya con el visto bueno por parte de la supervisión de obra del habilitado del armado se engancha un balancín de vigueta metálica y se asegura el armado para su levante y su inmersión en la excavación. El izaje debe realizarse de forma uniforme, nivelada y constante para evitar deformaciones en la parrilla. La inmersión se hará de manera sutil para evitar el arrastre de material o se genere un caído por desgarre del armado al terreno natural. El armado debe colocarse a la altura indicada en los planos, debe estar nivelado y centrado en el brocal. Si el armado no llegase a bajar con una tolerancia de hasta ± 2% de la longitud del mismo este se deberá retirar para volver a limpiar la excavación de manera suave y controlada sondeando la profundidad de limpieza. Si se cumple con ello se vuelve a sumergir el armado en la excavación, nivelándolo y centrándolo según las especificaciones de proyecto. 47 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO Figura 29. Colocación e izaje de acero. FUENTE: Elaboración propia 48 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO II.2.5 COLOCACIÓN DE CONCRETO Asegurado el armado y la junta metálica, se procede a habilitar la tubería de colado (tubos tremie) en las posiciones necesarias, cada una las lingadas no debe exceder más de 1.50 mts de separación de un tubo y el extremodel colado y no debe exceder 1.00 m del fondo de la excavación a la punta de la tubería, se deberá engrasar debidamente las uniones de la tubería para evitar la fuga de lechada del concreto y la contaminación del mismo por la inclusión de lodo de perforación. Dentro de cada una de las tuberías se inserta una pelota del diámetro interior del tubo a fin de que dicha pelota impida la contaminación del lodo estabilizador con el concreto. Este sirve también para que el aire contenido en la tubería sea expulsado con cierta presión y se agiten los sedimentos finos que desde la colocación del armado hasta el inicio del colado se hayan precipitado al fondo de nuestro tablero. Previamente al colado, es necesario realizar la limpieza del lodo de modo que no contamine el concreto mediante partículas decantadas. El proceso de desarenado en el caso de la bentonita se realiza mediante una herramienta auxiliar (llamados desarenadores), mientras que en el caso del polímero se realiza directamente en la excavación con la ayuda de un aditivo polimérico, sin necesidad de ninguna herramienta auxiliar. Regularmente se coloca el concreto directamente de la unidad revolvedora (Figura 30), en caso de restricciones al ingreso de la unidad por las dimensiones del predio es posible también utilizar bomba de concreto estacionaria. 49 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO Figura 30. Colocación de concreto en el tablero mediante sistema Tremie. FUENTE: Elaboración propia. Antes de iniciar el colado se debe contar con el formato de registro correspondiente donde se registraran las características principales del tablero a colar así como las fechas de procesos que inciden en el tablero (Figura 31). 50 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO Figura 31. Reporte de colado para Muro Milán. FUENTE: Elaboración propia. 51 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO Al recibir cada camión revolvedora se debe verificar que el concreto sea de las características especificadas y que el concreto tenga una vida máxima de 2 horas antes de la colocación del concreto en la excavación. Posteriormente pasará al técnico laboratorista que verificará el revenimiento según el procedimiento marcado por la norma correspondiente (Figura 32), y según el volumen colocado se tomará o no una muestra física para su posterior ensaye en laboratorio. Posterior a la colocación de concreto se ira retirando lentamente la junta metálica, lo cual puede ser mediante la grúa o mediante un extractor hidráulico. Figura 32. Prueba de revenimiento para concreto. FUENTE: Elaboración propia 52 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO II.2.6 EXCAVACIÓN Para el proceso de excavación de esta etapa se dividió el terreno en 2 sub-etapas según la Figura 33. L4L3 Figura 33. Etapas de excavación en zona 02. FUENTE: Elaboración propia. 53 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO La excavación se realizó mediante medios mecánicos y alternando el proceso de protección a colindancias (Ver Subcapítulo II.2.7 Protección a colindancias). Figura 34. Fondo de la excavación con la preparación para el colado de la losa fondo de la cisterna. FUENTE: Elaboración propia. Figura 35. Preparación de muros de cisternas. FUENTE: Elaboración propia. 54 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO Figura 36. Primer nivel de Troquelamiento. FUENTE: Elaboración propia. Habiendo colado la losa fondo de la cisterna se instalaron troqueles diagonales apoyados en la misma losa. Figura 37. Puntales diagonales apoyados en la losa fondo de la cisterna. FUENTE: Elaboración propia. 55 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO Se preparó el colado de la losa tapa de la cisterna y se colocaron troqueles diagonales para resistir empujes laterales. Figura 38. Preparación de losa tapa de la cisterna y colocación de troqueles diagonales. FUENTE: Elaboración propia. Habiendo instalado el primer nivel de Troquelamiento en la zona 02 se procede a la excavación hasta el nivel de la losa de cimentación alternando con la instalación del segundo nivel de troqueles. Figura 39. Preparación de losa de cimentación en Zona 02 con el 2º nivel de troqueles. FUENTE: Elaboración propia. Con este proceso se termina la excavación de ambas zonas. 56 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO II.2.7 PROTECCIÓN A COLINDANCIAS Alternando la excavación con el proceso de protección a colindancias se logra una excavación estable y segura hacia el interior y al exterior del predio de los trabajos. Al realizar la excavación en 2 zonas se debió proteger ambas zonas por separado pero integrando los elementos metálicos y sus capacidades de carga. Para el sistema de protección a colindancias se utilizó: Viga Metálica IR de 10” x 5 3/4" x 31.2 kg/ml Puntales metálicos de 10” diámetro en distintas longitudes. Placa base de 5/8” de espesor para los puntales. El primer nivel de Troquelamiento se proyectó según la Figura 40. VIGA IR 10" X 5.75" x 32.9 kg/cm OC (1) OC (1) OC (1) OC (1) OC (1) OC (1) 10" CED. 4O OC (2) OC (2) OC (2) OC (2) OC (2) OC (2) OC (2) OC (2) OC (2) 8" CED. 4O PLANTA DE PUNTALES Y TROQUELES (NIVEL -1.30) SEPARADOR DE 4" SEPARADOR DE 4" PRIMER NIVEL Figura 40. Disposición de troqueles de primer nivel de Troquelamiento. FUENTE: Elaboración propia. 57 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO VIGA IR 10" X 5.75" x 32.9 kg/cm OC (1) OC (1) OC (1) OC (1) OC (1) 10" CED. 4O OC (2) OC (2) OC (2) OC (2) OC (2) 8" CED. 4O PLANTA DE PUNTALES Y TROQUELES (NIVEL -4.15) SEPARADOR DE 4" SEPARADOR DE 4" SEGUNDO NIVEL Figura 41. Disposición de troqueles de Segundo nivel de Troquelamiento. FUENTE: Elaboración propia. 58 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO VIGA IR 10" X 5.75" x 32.9 kg/cm OC (1) OC (1) OC (1) 10" CED. 4O OC (2) OC (2) OC (2) OC (2) OC (2) OC (2) 8" CED. 4O PLANTA DE PUNTALES Y TROQUELES (NIVEL -7.30) SEPARADOR DE 4" SEPARADOR DE 4" OC (2) OC (2) OC (2) OC (2) TERCER NIVEL Figura 42. Disposición de troqueles de Tercer nivel de Troquelamiento. FUENTE: Elaboración propia. 59 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO Mientras se cuelan las losas de cimentación o de entrepiso se retiran los elementos de cada nivel de Troquelamiento del nivel inmediato superior a las losa en cuestión. Lo anterior pues los elementos constructivos tienen la función de un sistema de Troquelamiento pero definitivo. Se retirará totalmente el primer nivel cuando se realice el colado de la losa tapa del primer nivel. Figura 43. Preparación de colado de la losa tapa del primer nivel. FUENTE: Elaboración propia. 60 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO II.3 ABATIMIENTO DEL NIVEL DE AGUAS FREÁTICAS Se entiende por abatimiento del nivel de aguas freáticas a los procesos constructivos para retirar el agua que se encuentra en el terreno y permitir los trabajos de excavación y de construcción de la cimentación y los niveles inferiores de la estructura y evitar la subpresión que ejerce el agua en el subsuelo hacia la estructuraque se construirá y puede llegar a fisurar las losas de la cimentación. Para el proyecto se definieron las siguientes consideraciones. En el estudio de Mecánica de suelos (CIMANC, Anexo A) se detecta el Nivel de Aguas Freáticas a -2.10 m aproximadamente. La cimentación se desplantara al nivel -5.90 (Lecho bajo de contratrabes). Por lo tanto, es necesario el abatimiento del Nivel de Aguas Freáticas para la ejecución de los trabajos de excavación y construcción de la sub-estructura del edificio. Para determinar el número de pozos se considera un área de influencia con un diámetro de 5.00 m. Se determinó el nivel de los pozos en base a la profundidad máxima de excavación. En la zona 01 de tiene una profundidad máxima de -5.95 m (cota donde se desplanta la plantilla) más una altura de bombeo de 3.00 m adicionales, se definen los pozos a una profundidad de 9.00 m. En la zona 02 se tiene una profundidad máxima de excavación de 9.05 más 3.00 m de bombeo se definen los pozos de bombeo a una profundidad de 12.00 m. El definir los pozos de bombeo a una mayor profundidad resultaría en el flujo excesivo de agua hacia el pozo lo cual ocasionaría hundimientos y afectaciones a las construcciones colindantes y a la vialidad. 61 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 14' 16 A C D E F H' J X L4 L1 L2 1 1 PLANO DE UBICACION DE POZOS DE BOMBEO Y AREAS DE INFLUENCIA POR POZO. L3 L3 3' PB-1PB-1PB-1PB-1PB-1PB-1PB-1 PB-2 PB-2 PB-2 Figura 44. Distribución de pozos de bombeo y área de influencia de pozos. FUENTE: Elaboración propia. 62 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO El proceso de construcción de los pozos de bombeo es el siguiente: Se hará el trazo de la envolvente del edificio y se ubicarán los pozos de bombeo fuera de la traza de las contratrabes para impedir la interferencia durante la construcción de los elementos. Los pozos se perforarán con equipo rotatorio con un diámetro de 0.3 m, utilizando agua como fluido de perforación; se instalará un ademe de PVC hidráulico de 6” de diámetro, ranurado y protegido con un elemento metálico. El espacio anular entre el ademe y las paredes del pozo se rellenarán con grava limpia. Para evitar el flujo de partículas finas del terreno hacia el pozo se forra el tubo de PVC con malla mosquitero. Dentro de los pozos se instalará una bomba de succión, con mangueras de succión de plástico de 1 1/4" de diámetro, conectadas a un tablero especial que opera la bomba mediante electro niveles instalados en la bomba. Las mangueras de succión retiraran el agua del interior del pozo hacia una línea perimetral de drenaje que conducirá el agua al drenaje municipal. El sistema deberá operar las 24 hrs. del día. Es recomendable que el sistema inicie su operación por lo menos una semana antes de los trabajos de excavación para desecar el terreno. 63 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO P R O F U N D ID A D D E P E R F O R A C IO N D E L P O Z O RELLENO CON GRAVA FINA BOMBA EYECTORA CONEXION A DRENAJE PERIMETRAL MANGUERA DE 1 1/4" Ø TUBERIA DE PVC DE 6" Ø Figura 45. Detalle de pozo de bombeo. FUENTE: Elaboración propia. El sistema de bombeo debe trabajar durante todo el procedimiento constructivo de la subestructura hasta que se adicione el peso que se retiró en la excavación esto es hasta que se construya el primer nivel de estructura. 64 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO II.4. CONSTRUCCIÓN DE CIMENTACIÓN Y OBRA CIVIL DEL EDIFICIO Realizada la excavación se procederá a la construcción de la cimentación de la edificación. La excavación se lleva por medios mecánicos hasta el nivel 10 cm por arriba del nivel máximo de excavación. Se llegara al nivel de desplante por medios manuales para evitar el remoldeo del material. Se colocara una plantilla con un espesor de 5 cm con concreto f’c=100 kg/cm2. En la excavación para las contratrabes se protegerán las paredes de la excavación con una película plástica para evitar que el material se intemperice y haya caídos. Se habilita y coloca el acero de las contratrabes y se deja el acero suficiente para ligar estructuralmente con la losa de cimentación. El colado de las contratrabes y la losa deberán realizarse monolíticamente pero puede realizarse en varias etapas. En las colindancias deberá dejarse el acero necesario para ligar la losa a los muros. En este punto se retirara el nivel de troqueles inmediato superior para que el colado de muro quede sin restantes de estructura metálica. Para el colado de los muros definitivos deberá perforarse la vigueta que quedo colada en el Muro Berlín para integrar los dos muros (Berlín y definitivo) con la misma estructura. El colado de estos muros deberá realizarse hasta el lecho inferior de la losa del primer sótano para integrar el muro con la losa. Se realiza el colado de la losa con las preparaciones para muro perimetrales y de carga. Una vez más se cuelan muros hasta el nivel inferior de la losa del primer nivel para integrar el colado de losa y muro perimetral. En este punto es posible retirar el primer nivel de Troquelamiento dejando limpio el perímetro para el colado de muros perimetrales y continuar con la construcción de la estructura del edificio Terminando el proceso de excavación y protección a colindancias de esta edificación. 65 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO 66 CAPITULO III. ANALISIS DE RESULTADOS. INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO III.1 RESULTADOS ESPERADOS Para la construcción de la cimentación de un edificio de departamentos es necesario la implementación de procedimientos constructivos que garantizaran la seguridad estructural de construcciones y a la vialidad con las que colinda el predio, así como al interior del predio para que los trabajos se realizarán de forma eficiente y segura. Todo lo anterior de forma económica, rápida y optimizando espacios de construcción. III.2 DESCRIPCION DE RESULTADOS OBTENIDOS Mediante la implementación de procesos como el Muro Berlín para excavación somera (6.00 mts) y el Muro Milán para excavación profunda (9.00 mts) ambos combinados con el Troquelamiento y el Abatimiento del Nivel de Aguas Freáticas fue posible la excavación de manera eficiente y segura tanto al interior del predio como al exterior para evitar el daño a construcciones colindantes y a la vialidad de Camino al Recreo. III.3 INTERPRETACION DE RESULTADOS Al combinar procedimientos y sistemas constructivos es posible la construcción en espacios limitados y aprovechando al máximo las limitaciones de espacio que se traducirían en modificaciones del proyecto arquitectónico y estructural que reducirían el área de construcción aprovechable para vivienda que se deberían transformar en estacionamiento y área de servicios. 67 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO CONCLUSIONES XV INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO Para el predio ubicado en Camino al Recreo No. 111 se proyectó un edificio de departamentos de 7 niveles y dos sótanos. Era necesario la implementación de procedimientos constructivos para hacer posible la excavación de forma segura y eficiente que garantizara la ejecución de los trabajos sin exponer a riesgo alguno a las construcciones adyacentes al predio y a la
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