1.2 suelos
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SUELOS Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
SISTEMAS DE CONSTRUCCIÓN Y DE ESTIMACIÓN PROFESOR: Dr. Carolina Stevenson
Arquitecta Universidad Nacional
Doctorado en Arquitectura – 2006 University Of Nottingham, UK
Especialización en Enseñanza CPS: 2009 University of Liverpool, UK INTRODUCCION Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
MANEJO DE ASISTENCIA A CLASES:
- La Universidad declara que la inasistencia a clase impide un
rendimiento académico adecuado, por lo tanto faculta a los profesores
para controlar la asistencia de los alumnos y determinar las
consecuencias cuando la inasistencia injustificada supera el 20% de
las sesiones presenciales.
- La asistencia se controlará por medio de la firma de la lista
correspondiente, los días que el profesor establezca de forma
aleatoria.
- El artículo 43 del Reglamento General de Estudiantes de Pregrado,
establece el procedimiento para justificar la inasistencia a clase, así
como las excusas válidas para este fin.
- Como consecuencia a la inasistencia injustificada superior al 20% de
las sesiones, se asignará de forma automática la calificación mínima
de 1.5 en la nota final del curso, independiente de las calificaciones
que haya obtenido el estudiante.
Suelos
INTRODUCCION Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
CONTENIDO
Aspectos generales
Tipos de suelo
Estudio de suelos
Actividades preliminares
Movimiento de tierras
Relación con la topografía
INTRODUCCION Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
¿ Que voy a construir… y…donde?
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La relación del terreno con el edificio y su implantación, su orientación, las vistas, el respeto por el paisaje, ha sido y
es, una constante a lo largo de la historia de la arquitectura.
Petra, Jordania
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Proceso de configuración o desarrollo formal de un proyecto arquitectónico. Tomado de “Construir la arquitectura”, Desplazes (2010).
TIPOLOGIA TECTONICA
TOPOLOGIA
Lugar
Terreno
Forma del
proyecto
Energía
Topología (del griego τόπος, “lugar”, y λόγος, “estudio”)
Topología viene del griego, formada con la palabra topos (lugar, territorio) y la palabra logos (palabra, estudio,
tratado), más el sufijo –ia (acción, cualidad).
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INTRODUCCION Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
Estudio de la topografía
Estudio del lugar
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…el terreno es el encargado de recibir las cargas del edificio que se transmiten a través de la cimentación, estas
cargas modifican el estado de equilibrio del mismo…
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Cargas transmitidas por la
estructura a la cimentación
Fuerzas del terreno que asumen las
cargas transmitidas por la cimentación
Acción + Reacción = 0
Reacción
Acción
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Tomado de : Control integral de la edificación, Puyana (1991)
Proyecto Arquitectónico Proyecto Estructural
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EL SUELO: Conjunto de materiales originados por la meteorización
Núcleo interior
Núcleo exterior
Manto
Corteza
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Meteorización: consiste en la alteración que experimentan las rocas en contacto con el
agua, el aire y los seres vivos. Puede ser física o Química
Erosión: consiste en el desgaste y fragmentación de los materiales de la superficie
terrestre por acción del agua, el viento, etc. Los fragmentos que se desprenden reciben el
nombre de detritos.
Transporte: consiste en el traslado de los detritos de un lugar a otro.
Sedimentación: consiste en el depósito de los materiales transportados, reciben
el nombre de sedimentos, y cuando estos sedimentos se cementan originan las
rocas sedimentarias.
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Èl lecho rocoso empieza
a desintegrarse
La materia organiza facilita
la desintegración
Se forman los horizontes El suelo desarrollado sustenta una
vegetación densa
TIEMPO
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Los suelos se forman en la superficie de la tierra, donde la roca dura o los sedimentos bandos y sueltos superficiales
son transformados por numerosos procesos físicos, químicos y bilógicos, dependientes de la proximidad de la
atmosfera.
Perfil del suelo
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Son más fértiles que los claros . Pero también un suelo oscuro puede significar exceso de humedad no siendo indicador de fertilidad.
Contienen grandes cantidades de óxidos de hierro, lo que significa que es un terreno drenado, fértil y no muy húmedo.
Son poco fértiles debido a que los óxidos de hierro han reaccionado frente al agua, convirtiéndolos en una zona mal drenada.
Grises pueden tener poco hierro u oxígeno y poseer muchas sales alcalinas como carbonato de calcio.
VARIEDAD CARACTERISTICAS
Tipos de suelos
Según los minerales y elementos orgánicos que tenga el suelo, dependerá la fertilidad y características
químicas. A través del color podemos conocer la variedad frente a la que estemos. SUELOS
Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
Segú
n f
un
cio
nal
idad
Suelos arenosos: No retienen el agua, tienen muy poca
materia orgánica y no son aptos para la agricultura, ya que no
tienen nutrientes.
Suelos calizos: Tienen abundancia de sales calcáreas, son de
color blanco, secos y áridos, y no son buenos para la agricultura.
Suelos mixtos: tiene características intermedias entre los
suelos arenosos y los suelos arcillosos.
Suelos humíferos (tierra negra): Tienen abundante materia
orgánica en descomposición, de color oscuro, retienen bien el
agua y son excelentes para el cultivo.
SUELOS IDEALES PARA CULTIVO
Suelos pedregosos: Formados por rocas de todos los tamaños,
no retienen el agua y no son buenos para el cultivo.
SUELOS IDEALES PARA LA CONSTRUCCION
SUELOS QUE NECESITAN TRATAMIENTO
Suelos arcillosos: Están formados por granos finos de color
amarillento y retinen el agua formando charcos. Si se mezclan
con humus pueden ser buenos para cultivar.
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Los suelos se depositan en capas heterogéneas que conforman la superficie del terreno, y se
clasifican según el tamaño de sus partículas.
Suelo orgánico/Relleno/Capa Vegetal
Arcillas
Limos
Arenas
Gravas
Rocas
Heating difference between moist and dry ground. Wet soil does not heat up as much as dry soil during the daytime because it conducts heat more readily, and a significant portion of solar energy absorbed by wet soil contributes to evaporation.
Suelos Finos ----------- Suelos Granulares
-------- Suelos Gruesos ó
-------------------------
definición
definición
definición
definición
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Suelo Orgánico/Relleno Son terrenos, en general, no aptos para cimentar sobre ellos.
Entre ellos se encuentran los fangos inorgánicos, los terrenos
orgánicos y los terrenos de relleno. Estos últimos podrían ser
aptos para cimentar si poseen buena compactación.
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Los rellenos artificiales hacen suelos heterogéneos y de alta deformabilidad.
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Suelos Finos También llamados suelos cohesivos o coherentes son aquellos cuyo
porcentaje en finos es superior al 35% en peso y están formados
fundamentalmente por arcillas, que pueden contener áridos en cantidad
moderada. Al secarse forman terrones que no pueden deshacerse con los
dedos.
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ARCILLAS (C)
Partículas microscópicas, alargadas y muy delgadas, con tamaños menores a 0.005 mm. Sus propiedades
son diferentes a las de la roca madre, y tienen propiedades cohesivas. Inestables ante la presencia del
agua.
Intercalaciones de
Limos y arenas
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ARCILLAS EXPANSIVAS
Son arcillas que presentan cambio de volumen con los cambios de humedad, cuando la arcilla se humedece sufre
una fuerte expansión que produce daños en elementos estructurales y de cerramiento, sobre todo en zonas con
condiciones climáticas con largas o intermitentes periodos de humedad. Cuando la arcilla se encuentra a una
considerable distancia de la superficie, la expansión y contracción se reduce considerablemente.
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LIMOS (M)
Partículas entre 0.075 y 0.005 mm de tamaño. Conforman depósitos blandos y se encuentran mezclados con
arenas y gravas.
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Suelos Ganulares o Gruesos Son terrenos cuyo porcentaje de finos es inferior al 35% en peso.
Están formados principalmente por áridos, grava, arena y limo
inorgánico, pudiendo tener arcilla en cantidad moderada, no tienen
cohesión (adherencia) entre sus partículas y son permeables al
agua. Su resistencia se debe al rozamiento interno entre sus
granos. Por tanto, su capacidad portante, o aptitud para soportar
las cargas, crece al aumentar el tamaño de los granos, la
compacidad y profundidad en que esté situado el estrato.
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ARENAS (S)
Partículas entre 4.7 y 0.075 mm de tamaño. Su firmeza depende del grado de compactación y de la presencia de
agua (nivel freático).
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GRAVAS (G)
Partículas producto de la meteorización física (erosión, abrasión) de la roca madre. Su
tamaño está comprendido entre 75 y 4.7 milímetros.
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ROCAS (R)Agregado de minerales unidos por elevadas
fuerzas cohesivas. El mejor terreno de cimentación, resiste mucho a
compresión y no presentan, en general problemas de asientos.
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ROCAS SEDIMENTARIAS
ROCAS IGNEAS
ROCAS METAMORFICAS
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Tipos de Rocas (según su origen)
IGNEAS
METAMORFICAS
SEDIMENTARIAS
Volcánicas Plutónicas
Textura Foliada Textura no foliada
Detríticas Químicas Organógenas
granito
andesit
a
pómez
basalto
gabro
peridoti
ta
sienita
pizarra
gneis
Micaesquisto
mármol
cuarcita
yeso
halita
arenisca
conglomerado
arcilla
Caliza conchífera
Carbón. Lignito
Petróleo.
SUELOS Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson Universidad de Los Andes. Departamento de Arquitectura
GRADO DENOMINACIÓN CRITERIO DE RECONOCIMIENTO
I
Roca sana o fresca
La roca no presenta signos visibles de meteorización, pueden existir
ligeras pérdidas de color o pequeñas manchas de óxidos en los planos
de discontinuidad.
II
Roca ligeramente meteorizada
La roca y los planos de discontinuidad presentan signos de
decoloración. Toda la roca ha podido perder su color debido a la
meteorización y superficialmente ser más débil que la roca sana.
III
Roca moderadamente meteorizada
Menos de la mitad del material está descompuesto a suelo. Aparece
roca sana o ligeramente meteorizada de forma continua o en zonas
aisladas.
IV Roca meteorizada o muy
meteorizada
Más de la mitad del material está descompuesto a suelo. Aparece roca
sana o ligeramente meteorizada de forma discontinua.
V Roca completamente meteorizada Todo el material está descompuesto a un suelo. La estructura original
de la roca se mantiene intacta.
VI
Suelo residual
La roca está totalmente descompuesta en un suelo y no puede
reconocerse ni la textura ni la estructura original. El material
permanece in situ y existe en cambio de volumen importante.
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PRESIONES ADMISIBLES EN EL TERRENO DE CIMENTACIÓN
TERRENO TIPOS Y CONDICIONES PRESIÓN ADM. (Mpa)
ROCAS
-Rocas ígneas y metamórficas. Granito, diorito, basalto, gnesis.
- Rocas metamórficas foliadas sanas. Esquistos, pizarras.
- Rocas sedimentarias sanas. Pizarras cementadas, limolitas, areniscas,
calizas sin karstificar, conglomerados cementados.
- Rocas arcillos sanas.
- Rocas diaclasadas de cualquier tipo con esciamiento de discontinuidades
superior a 0.30 m, excepto rocas arcillosas.
- Calizas areniscas y rocas pizarrosas con pequeño espaciamiento de los
planos de estratificación.
- Rocas muy diaclasadas o meteorizadas.
10
3
1 a 4
0.5 a 1
1
Investigado in situ
Investigado in situ
Mpa= Mega Pascal =10 Kilogramos fuerza/cm2 ; 1 MPa = 10Kgf/cm2
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PRESIONES ADMISIBLES EN EL TERRENO DE CIMENTACIÓN
TERRENO TIPOS Y CONDICIONES PRESIÓN ADM. (Mpa)
SUELOS GRANULARES
(% FINOS INFERIOR AL
35% EN PESO)
-Gravas y mezclas de arena y grava, muy densas.
-Gravas y mezclas de grava y arena medianamente densas a densas.
-Gravas y mezclas de arena y grava, sueltas.
-Arena muy densa
-Arena medianamente densa.
-Arena suelta.
>0.6
0.2 a 0.6
<0.2
>0.3
0.1 a 0.3
<0.1
SUELOS FINOS
(% FINOS SUPERIOR AL
35% EN PESO)
- Arcillas duras
-Arcillas muy firmes
-Arcillas firmes
-Arcillas y limos blandos
-Arcillas y limos muy blandos
0.3 a 0.6
0.15 a 0.3
0.175 a 0.15
<0.075
SUELOS ORGÁNICOS Estudio Especial
RELLENOS Estudio Especial
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Estratificación A la secuencia de los depósitos que van formando los suelos, se les denominan estratos,
estos son variados en composición, espesor, posición y profundidad.
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Se entiende como el nivel en el cual se encuentran las fuentes acuíferas subterráneas presentes en cualquier
terreno. Dependiendo del tipo de suelo, su altura y su proximidad a fuentes hídricas, este nivel se puede encontrar
a diferentes profundidades (desde pocos cm a varios metros debajo de la superficie) .
NIVEL FREÁTICO:
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PRESENCIA DE AGUA EN LOS SUELOS:
DRENAJE: Eliminación de agua de superficie por infiltración, permeabilidad y escurrimiento.
INFILTRACIÓN: Velocidad con que entra el agua en el suelo.
PERMEABILIDAD: Movimiento del agua en flujo saturado en cada uno de los estratos del suelo.
ESCURRIMIENTO: Eliminación del agua superficial debida al relieve.
El agua circula por el espacio poroso, queda retenida en los “huecos” del
suelo y está en constante competencia con depósitos de aire por espacio.
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PROBLEMAS: humedad, inundación desecamiento
-Impermeabilización
- Bombeo del Agua y devolverla al suelo mediante filtración
- Dejar pasos de agua al interior de la estructura y luego conducir filtrar el
agua de nuevo hacia el suelo
ALTERNATIVAS
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Estudio de Suelos y Cimentación
Tomado de : Control integral de la edificación, Puyana (1991) SUELOS
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-A través de la Geofísica se investiga la superficie de la tierra (en pequeña profundidad, con perforaciones o sensores) para establecer sus capacidades, se realizan pruebas de resistividad (analizan el comportamiento de las corrientes eléctricas al atravesar las rocas y las investigaciones sísmicas (estudio de reflexión y refracción de las ondas de choque para diseñar las estructuras subterráneas. Los resultados obtenidos se combinan con los mapas geológicos.
-revisión de los informes previos del lugar
-observaciones del terreno mediante satélites y fotografías aéreas.
-consulta de mapas geológicos o de microzonificación e información estadística
-sondeos de muestreo
-pruebas de resistencia experimentales
- Estudios a distancia, las primeras observaciones del terreno mediante satélites y fotografías aéreas, obteniendo datos como la existencia de aguas subterráneas. Y a que tipo de suelo se pueden enfrentar.
- También es necesaria la realización de mapas geológicos para una tener clara distribución de los tipos de rocas, presencia de fallas, plegamientos y otras estructuras, se obtiene diferentes tipos de rocas, para someterlas a pruebas.
- Si no se obtiene pruebas claras de los suelos a través de las perforaciones es necesario realizar excavaciones para estudiar los elementos más importantes de la geología local. Y poner a prueba métodos de ingeniería y construcción para decidir cuáles son los más adecuados y eficaces.
- Se realizan además pruebas experimentales para medir su resistencia a las presiones y tensiones que la construcción impondrá.
-una vez analizados todos los resultados, determinaran el diseño final del proyecto de ingeniería. Los principales factores que se tienen en cuenta son: normas de seguridad que garanticen la estabilidad de la estructura y los aspectos económicos, que permitirán construir la estructura con un presupuesto realista y un máximo de eficacia.
-El producto final de este largo y arduo trabajo es el INFORME, que además de tener el registro completo, adjunta recomendaciones y propuestas para el diseño y la construcción de la obra. Siendo de gran importancia económica.
Estudio Preliminar Manual (barreno) mecánico (trípode)
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Microzonificación Sísmica de Bogotá
Microzonificación Sísmica (Bogotá)
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ROCAS GRAVAS ARENAS LIMOS ARCILLAS
ARCILLOLITA ROJA
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DESECAMIENTO DE LA SÁBANA DE BOGOTÁ:
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DESECAMIENTO DE LA SÁBANA DE BOGOTÁ:
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ESTUDIO DE SUELOS DETALLADO
OBJETIVOS DEL ESTUDIO GEOTÉCNICO:
1. Determinar la adecuación del terreno al proyecto
2. Determinar un sistema de cimentación adecuado y económico
3. Determinar las dificultades que pueden surgir durante el proceso de la construcción
4. Determinar la posible aparición y/o causa de todos los cambios en las condiciones del subsuelo
zapatas pilotes placa flotante
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OBTENCION DE MUESTRAS DEL SUELO
Calicatas o catas: excavaciones de profundidad pequeña a media, realizadas normalmente con pala
retroexcavadora.
Sondeos: perforaciones de pequeño diámetro (65 -140 mm) de profundidades superiores a las de las
calicatas
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OBTENCION DE MUESTRAS DEL SUELO
Calicatas - MUESTRAS ALTERADAS: Muestras del suelo obtenidas con sondas manuales. El método de extracción
altera la estructura natural del subsuelo. Son útiles para la evaluación visual de los estratos, la
estimación del contenido de humedad y ciertos ensayos de laboratorio.
- MUESTRAS INALTERADAS: Muestras extraídas por medio de trépanos huecos. Permiten conservar la
estructura y propiedades naturales del subsuelo. Método idóneo para subsuelos rocosos o arcillosos.
- TUBOS SHELBY
Muestra alterada Muestra inalterada
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OBTENCION DE MUESTRAS DEL SUELO
Sondeos
Alcanzar profundidades superiores a las que se consiguen con calicatas.
Reconocer el terreno bajo el nivel freático.
Atravesar capas rocosas o de suelo muy resistente.
Realizar ensayos "in situ" específicos, como el ensayo de penetración estándar
SPT, presiómetro, molinete, permeabilidad "in situ", etc.
Tubos Shelby
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Ensayo de Penetración Estándar
Consiste en medir el número de golpes necesario para que se introduzca una determinada profundidad una cuchara
(cilíndrica y hueca. Esto permite determinar la resistencia del suelo a la penetración.
70cm
Sondeo con máquina
Sondeo manual
Ensayo SPT
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ENSAYOS GEOTÉCNICOS DE LABORATORIO
Pruebas realizadas para la determinación de las características geotécnicas de un terreno, se clasifican en:
Ensayos de identificación
Físicos: granulometría, plasticidad o peso específico de partículas.
Químicos: contenido en sulfatos, carbonatos o materia orgánica.
Ensayos de estado: humedad natural, peso específico seco o aparente.
Ensayos de permeabilidad: en permeámetros de carga constante, de carga variable o en célula triaxial.
Ensayos de cambio de volumen:
Ensayos de resistencia: compresión simple, corte directo (CD, CU, UU), compresión triaxial (CD, CU, UU).
Ensayos sobre rocas: compresión simple, carga puntual, corte directo, índice de durabilidad , compresión triaxial.
Ensayos químicos sobre agua freática: obtención de pH, de contenido en sales solubles o de elementos
contaminantes. INTRODUCCION
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MANEJO DE ASISTENCIA A CLASES:
- La Universidad declara que la inasistencia a clase impide un
rendimiento académico adecuado, por lo tanto faculta a los profesores
para controlar la asistencia de los alumnos y determinar las
consecuencias cuando la inasistencia injustificada supera el 20% de
las sesiones presenciales.
- La asistencia se controlará por medio de la firma de la lista
correspondiente, los días que el profesor establezca de forma
aleatoria.
- El artículo 43 del Reglamento General de Estudiantes de Pregrado,
establece el procedimiento para justificar la inasistencia a clase, así
como las excusas válidas para este fin.
- Como consecuencia a la inasistencia injustificada superior al 20% de
las sesiones, se asignará de forma automática la calificación mínima
de 1.5 en la nota final del curso, independiente de las calificaciones
que haya obtenido el estudiante.
Preliminares
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CAPÍTULO
Estudios y Diseños
Preliminares
Cimentaciones
Superestructuras
Cerramientos Exteriores
Cerramientos Interiores
Cubierta
Instalaciones e Infraestructura
Carpintería
Acabados
Equipos de Apoyo Infraestructura
Obras Exteriores
Otras Actividades
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CAMPAMENTO DE OBRA
El tamaño del campamento depende de la magnitud de la obra. Debe funcionar simultáneamente para el almacenamiento de material y
herramienta, y como vestuario. Debe contar con servicios sanitarios básicos, luz, teléfono y una oficina provisional. Igualmente se debe
prever que su localización no interfiera con la actividad de la construcción del edificio y que su estructura garantice la seguridad de sus
ocupantes.
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CERRAMIENTO PROVISIONAL
Se debe construir un cerramiento provisional con una estructura que garantice la seguridad de la obra y de los
transeúntes. Esto con el fin de delimitar el perímetro de intervención y llevar acabo actividades catalogadas
como de alto riesgo (construcción, demolición) en un área controlada.
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DEMOLICIONES - DESCAPOTE
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REPLANTEO PREVIO:
Situar el edificio en la parcela o lote. Determinar con exactitud
su ubicación tomando puntos de referencia de elementos
inamovibles en el sitio.
REPLANTEO PRINCIPAL:
Situar las cimentación y los arranques de estructura.
REPLANTEO SECUNDARIO:
Se realiza a lo largo de la ejecución de la obra. Para cualquier
elemento que se vaya a construir se debe realizar un
replanteo previo. El replanteo secundario se realiza hasta
culminar la obra.
LOCALIZACIÓN Y REPLANTEO
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LOCALIZACIÓN Y REPLANTEO
Plano de definición de ejes
Detalle de módulo estructural
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estacas
teodolito
plomada maceta
piqueta
escuadra metálica cinta de medir
hilo
nivel jalones
LOCALIZACIÓN ALINEAMIENTO SUELOS
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NIVELACION:
Definir la diferencia de altura entre dos o varios puntos.
- Nivel de burbuja
- Goma flexible
- Regla de nivelar
- Nivel de anteojo
- Teodolito
APLOMAR:
Definir la verticalidad de cualquier elemento. El más utilizado
es la plomada y el nivel.