proceso cons. cimetacion mixta contenedor cilindrico

UNIVERSIDAD VERACRUZANA

FACULTAD DE INGENIERÌA

"PROCESO CONSTRUCTIVO DE UNA CIMENTACIÓN MIXTA PARA UN CONTENEDOR CILÍNDRICO VERTICAL CON CAPACIDAD DE 10,000 BARRILES DE AGUA”

MONOGRAFIA

QUE COMO REQUISITO PARCIAL PARA OBTENER EL TÍTULO DE

INGENIERO CIVIL

P R E S E N T A

JEREZ PALACIOS OSCAR OCTAVIANO

DIRECTOR DE MONOGRAFIA: FRANCISCO DE JESUS TREJO MOLINA

COATZACOALCOS, VER. AGOSTO 2011

AGRADECIMIENTO

Son muchas las personas especiales a las que me gustaría agradecer su amistad,

apoyo, ánimo y compañía en las diferentes etapas de mi vida. Algunas están aquí

conmigo y otras en mis recuerdos y en mi corazón. Sin importar en donde estén o si

alguna vez llegan a leer estas dedicatorias quiero darles las gracias por formar parte

de mi , por todo lo que me han brindado y por todas sus bendiciones.

Madre, no me equivoco si te digo que eres la mejor mama del mundo, gracias por

todo tu esfuerzo, tu apoyo y por la confianza que depositaste en mi. Gracias porque

siempre aunque lejos has estado a mi lado, te quiero mucho.

A todos mis amigos sin excluir a ninguno, pero en especial a..

Mil gracias por todos los momentos que hemos pasado juntos y porque han estado

conmigo siempre en las buenas y en las malas.

A todos mis profesores no solo de la carrera sino de toda la vida, muchísimas gracias

por que de alguna manera forman parte de lo que ahora soy. Especialmente a los

tres que están en esto conmigo…

Y al mas especial de todos, a ti señor por hiciste realidad este sueño, por todo el

amor con el que me rodeas y por que me tienes en tus manos. Esta tesis es para ti.

Proceso constructivo de una cimentación mixta…________________________________________________

__________________________________________________________________________4

INDICE

INDICE DE TABLAS Y FIGURAS ............................................................................................ 6

INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................... 8

OBJETIVOS .............................................................................................................................. 9

ALCANCES Y LIMITACIONES ............................................................................................... 10

CAPITULO 1 GENERALIDADES ....................................................................................... 11

1.1 Cimentaciones .............................................................................................................. 12

1.2 Cimentaciones Superficiales ......................................................................................... 14

1.3 Cimentaciones profundas ............................................................................................. 16

1.3.1 Tipos de pilotes .......................................................................................................... 17

1.3.2 Características de los diferentes tipos de pilotes ....................................................... 18

1. 4 Cimentaciones Mixtas .................................................................................................. 20

1.5 Cimbra ........................................................................................................................... 21

1. 6 Impermeabilizantes ...................................................................................................... 22

1.7 Exploración del subsuelo .............................................................................................. 22

1.8 Sondeos exploratorios del suelo ................................................................................... 23

1.9 Muestras del suelo ........................................................................................................ 27

CAPITULO 2 PROCESO CONSTRUCTIVO ...................................................................... 29

2.1 Mecánica de suelos ...................................................................................................... 30

2.2 Fabricación de los pilotes .............................................................................................. 32

2.3 Obras preliminares ........................................................................................................ 34

2. 4 Manejo y almacenamiento temporal de los pilotes ...................................................... 34

2.5 Perforación de barrenos ................................................................................................ 36

2.6 Hincado del pilote .......................................................................................................... 37

2.7 Proceso de anclaje ........................................................................................................ 40


__________________________________________________________________________5

2.8 Fabricación de la losa de cimentación .......................................................................... 40

CAPITULO 3 EJEMPLO PRÁCTICO ................................................................................. 42

3.1 Características físicas de la ubicación del complejo ..................................................... 43

3.2 Estudio de mecánica de suelos .................................................................................... 45

3.3 Obras preliminares ........................................................................................................ 47

3. 4 Especificaciones de los pilotes utilizados en este proyecto ......................................... 49

3.5 Perforación de barrenos ................................................................................................ 51

3.6 Izaje ............................................................................................................................... 52

3.7 Hincado ......................................................................................................................... 59

3.8 Losa de cimentación ..................................................................................................... 60

3.9 Proceso de anclaje ........................................................................................................ 60

3.10 Compactación del terreno ........................................................................................... 62

3.11 Habilitado del acero de la losa de cimentación ........................................................... 62

3.12 Acero de refuerzo longitudinal y transversal de la losa de cimentación. ................... 64

3.13 Dala perimetral ............................................................................................................ 65

3.14 Cimbra ......................................................................................................................... 66

3.15 Colado de la losa de cimentación ............................................................................... 67

3.16 Cimbrado de la dala de cimentación ........................................................................... 67

3.17 Colado de la dala de cimentación ............................................................................... 68

3.18 Impermeabilización ..................................................................................................... 68

CONCLUSIONES ................................................................................................................... 70

BIBLIOGRAFIA ....................................................................................................................... 71


__________________________________________________________________________6

INDICE DE TABLAS Y FIGURAS

Tabla 1.1 Diámetros de varillas ......................................................................................... 14

Tabla 2.1 Recuperación de muestras. ................................................................................ 32

Tabla 3.2 Especificaciones de los dobleces de ganchos .................................................. 64

___________________________________________________________________

Fig. 1.1 Tipos comunes zapatas ......................................................................................... 15

Fig. 1.2 Tipos comunes de losa de cimentación. ................................................................ 16

Fig. 1.3 Tipos de pilotes. .................................................................................................... 18

Fig. 1.4 Pilotes in situ; Pilotes ademados. ........................................................................ 19

Fig. 1.5 Pilotes in situ; Pilotes no ademados. ................................................................... 19

Fig. 1.6 Cimentación mixta. ............................................................................................... 20

Fig. 1.7 a) Posteadoras b) Barreno helicoidal .................................................................. 24

Fig. 1.8 Muestreador de media caña. ................................................................................. 25

Fig. 1.9 Muestreador de media caña. ................................................................................. 25

Fig. 2.1 Puntos de izaje con un solo cable. ....................................................................... 35

Fig. 2.2 Puntos de izaje con dos cables. ........................................................................... 35

Fig. 2.3 Puntos de izaje con balancines. ........................................................................... 36

Fig. 2.4 Componentes principales de un sistema de hincado de pilotes. .......................... 38

Fig. 3.1 Perfil estratigráfico del sondeo presente en el poso de cielo abierto. .................. 44

Fig. 3.3 Sitio de desplanté antes de la demolición. ........................................................... 47

Fig. 3.4 Demoliciones ........................................................................................................ 48

Fig. 3.5. Acero de refuerzo longitudinal de los pilotes. ...................................................... 49

Fig. 3.6 Acero de refuerzo transversal de los pilotes. ........................................................ 49

Fig. 3.7 Identificación de los pilotes. .................................................................................. 50

Fig. 3.8 Detalle del refuerzo de acero en el punto de izaje ............................................... 50

Fig. 3.9 Perforación de los barrenos. .................................................................................. 51


__________________________________________________________________________7

Fig. 3.10 Planta de localización de los barrenos, ubicación de los pilotes. ....................... 52

Fig. 3.11 a) Sujeción del pilote en los puntos de izaje b) Izaje del pilote ........................... 53

Fig. 3.12 a) Maniobra del pilote b) Manejo del pilote .......................................................... 54

Fig. 3.13 Estibación de los pilotes. .................................................................................... 55

Fig. 3.14 Vista superior, Detalle del amortiguamiento del pilote. ....................................... 55

Fig. 3.15 Vista lateral, Detalle del amortiguamiento del pilote. ........................................... 56

Fig. 3.16 Amortiguamiento de diferentes pilotes. .............................................................. 56

Fig. 3.17 a) Hincado del pilote. b) Martillo piloteador. ....................................................... 57

Fig. 3.18 a) Grúa piloteadora b) Maniobra del martillo piloteador. .................................. 58

Fig. 3.19 Vista superior, Posicionamiento vertical de un pilote con ayuda de plomadas .. 59

Fig. 3.20 Descabezado de pilotes. ..................................................................................... 61

Fig. 3.21 Corte lateral de la cimentación. .......................................................................... 61

Fig. 3.22 Detalle de las zapatas-cabezales interiores. ...................................................... 62

Fig. 3.23 Vista superior, Armado de la zapata cabezal y la loza de cimentación. ............. 63

Fig. 3.24 Detalle de la zapata-cabezal del borde. ............................................................ 63

Fig. 3.25 Habilitado del acero de la zapata-cabezal y la loza de cimentación. .................. 65

Fig. 3.26 Corte lateral, Armado de la dala perimetral. ....................................................... 65

Fig. 3.27 Fotografía de la cimbra y colado de la loza de cimentación. ............................... 66

Fig. 3.28 Relleno y apisonamiento del asfalto sobre la loza de cimentación. ................... 69


__________________________________________________________________________8

INTRODUCCIÓN

La presente investigación se enfoca en el proceso constructivo y de desplantación de

una cimentación mixta conformada por un grupo de pilotes sobre los cuales

descansa una losa de cimentación, abarcando las obras auxiliares para la realización

de esta.

En todos los proyectos de cimentaciones, es fundamental disponer de un buen

reconocimiento geotécnico, ya que a partir de este y juntamente con el tipo de

estructura a desplantar se diseña la cimentación; Para lo cual es necesario una

exploración y un sondeo previo, los cuales se analizarán de manera general,

profundizando en el sondeo tipo Poso cielo abierto y la exploración con Tubo de

pared delgada.

Así mismo, se describen los procesos de fabricación de los diferentes tipos de pilotes

y las características de cada uno de estos; Las especificaciones para su manejo y

almacenamiento temporal. Como también la fabricación de las losas de cimentación

y las obras que la rodean, como el proceso de anclaje, cimbrado, curado y su

impermeabilización.

Este trabajo está dirigido estudiantes de ingeniería, profesionales, docentes y

proyectistas en la rama, para que obtengan una guía de procesos constructivos

aplicados a cimentaciones a base de pilotes o de las cimentaciones mixtas

compuestas por estos.


__________________________________________________________________________9

OBJETIVOS

Objetivo general

Describir cada una de las etapas del proceso de construcción de la cimentación

mixta compuesta por una losa de cimentación desplantada sobre un grupo de

pilotes para un contenedor cilíndrico vertical con capacidad de 10,000 barriles de

agua.

Objetivos específicos

• Describir y Caracterizar los tipos de estudios de mecánica de suelos a

realizarse

• Describir el proceso de fabricación, manejo y almacenamiento de los pilotes.

• Describir los métodos y los procesos necesarios para realizar el incadó de los

pilotes.

• Describir el proceso de fabricación de la losa de cimentación

• Describir el proceso impermeabilización de losa de cimentación.


__________________________________________________________________________10

ALCANCES Y LIMITACIONES

Con el desarrollo de la investigación se pretende cubrir de manera descriptiva cada

una de las etapas constructivas de las partes que integran una cimentación mixta

(losa de cimentación desplantada sobre pilotes) de concreto reforzado para un

contenedor de agua.

Tales como la descripción de las características, fabricación y uso de los pilotes

prefabricados y las losas de concreto reforzado; La recopilación de información de

campo que describan los procesos constructivos, así como el estudio de mecánica

de suelos, desde la exploración y sondeos, hasta las pruebas del suelo necesarias

para realizar la desplantación tomando en consideración las normas que lo rigen y el

método empleado.

Este estudio se limitara a cimentaciones mixtas conformadas por pilotes

prefabricados y losas de cimentación, elaborados de concreto reforzado. Las

investigaciones geotécnicas que deban realizarse se harán a nivel preliminar, sin

embargo la información específica se obtendrán por medio de laboratorios de

mecánica de suelos.

3

CAPITULO 1

GENERALIDADES

Proceso constructivo de una cimentación mixta… Generalidades

__________________________________________________________________________12

Para introducirnos en el tema de las cimentaciones es necesario conocer algunos

términos y definiciones que nos ayudarán en la elección del tipo de cimentación

adecuado para los diferentes tipos de suelos y estructuras, así como también para

comprender su uso, fabricación y desplantación. A demás de los estudios geológicos

que rodean el tema de las cimentaciones.

1.1 Cimentaciones

Se denomina cimentación al conjunto de elementos estructurales cuya misión es

transmitir las cargas de la edificación al suelo distribuyéndolas de forma que no

superen su presión admisible ni produzcan concentraciones de cargas

diferenciales. Las cimentaciones se clasifican de diferentes maneras como se

observa en el esquema.

Siempre que es posible se emplean cimentaciones superficiales, ya que son el tipo

de cimentación menos costoso y más simple de ejecutar; Cuando por problemas con

la capacidad de carga o con la homogeneidad del mismo no es posible usar

cimentación superficial se valoran otros tipos de cimentaciones, ya sea una

cimentación profunda o una cimentación mixta.


__________________________________________________________________________13

Se llama mampostería al sistema tradicional de construcción que consiste en

erigir diversos elementos estructurales, mediante la colocación manual de los

materiales que los componen (denominados mampuestos) que pueden ser, por

ejemplo: ladrillos, piedras talladas en formas regulares o no, bloques

de cemento prefabricado, etc.

Su empleo radica generalmente en la disponibilidad del material. Siendo su uso

principalmente en zonas donde la piedra es abundante. No cualquier piedra es apta

así que para grandes construcciones es necesario efectuar en un laboratorio de

ensayo pruebas sobre la resistencia de la piedra de que se dispone. Las

cimentaciones de mampostería por lo general son superficiales.

El concreto es un material durable y resistente, dado que se trabaja en su forma

líquida, prácticamente puede adquirir cualquier forma. El concreto de uso común, o

convencional, se produce mediante la mezcla de tres componentes esenciales,

cemento, agua y agregados, a los cuales en ocasiones se incorpora un cuarto

componente que genéricamente se designa como aditivo.

Gran parte de las cimentaciones están fabricadas de concreto debido a que disponer

de este material es relativamente sencillo. Las cimentaciones fabricadas con

concreto se dividen en dos: las de concreto simple y las de concreto reforzado.

Las cimentaciones de concreto simple, se emplean para estructuras relativamente

livianas y cuando la capacidad del suelo lo permita, mientras que las cimentaciones

de concreto reforzado consisten en la combinación del concreto con el acero, el cual

puede estar presente como algún perfil estructural o como varillas de acero.


__________________________________________________________________________14

Los perfiles estructurales generalmente son de acero laminados en caliente: Vigas,

perfiles de patín ancho; Angulo, perfiles de patines iguales y desiguales; Canal,

perfiles con superficie interior de patín en declive; etc.

Las varillas empleadas en la construcción pueden ser de dos tipos, lisas y

corrugadas, Son barras de acero de sección circular, obtenidas a partir de

palanquillas o lingotes laminados en caliente y de diferentes diámetros, ver tabla 1.1

Su uso es como refuerzo en las estructuras de concreto armado.

Tabla 1.1 Diámetros de varillas

1.2 Cimentaciones Superficiales

Son aquellas que se apoyan en las capas superficiales o poco profundas del suelo,

por tener éste suficiente capacidad de carga o por tratarse de construcciones

relativamente livianas. En la mayor parte de éstas, la profundidad de desplante

puede ser igual o menor a tres o cuatro veces el ancho de la cimentación.


__________________________________________________________________________15

Dentro de las cimentaciones superficiales podemos encontrar: Las zapatas

aisladas que sirven de base de elementos estructurales puntuales como son los

pilares, las zapatas corridas están indicadas como cimentación de un elemento

estructural longitudinalmente continuo, como un muro o hileras de pilares, las

zapatas combinadas son aquellas sobre la cual se apoyan dos pilares separados una

distancia no muy grande y las lozas de cimentación que cubren toda el área que

queda debajo de la estructura. Ver figura 1.1

Fig. 1.1 Tipos comunes zapatas

Por lo general la losa de cimentación es de concreto reforzado y su fabricación es “in

situ”; Pueden ser de diferentes tipos entre los más comunes encontramos:

La Losa plana, la cual tiene un espesor uniforme; la Losa engrosada bajo las

columnas; la Losa emparrillada o nervada, las vigas corren en ambos sentidos y las

columnas se ubican en las intersecciones de estas; La Losa con pedestales; losa

con muretes integrados, generalmente para sótano (los muretes trabajan como

atiesadores de la losa) por mencionar algunos como se indica en la fig. 1.2, y de

diferentes geometrías, cuadradas, rectangulares, circulares.


__________________________________________________________________________16

Fig. 1.2 Tipos comunes de losa de cimentación.

1.3 Cimentaciones profundas

Son aquellas que alcanzan estratos profundos que tengan la capacidad de soportar

las cargas adicionales que se aplican al subsuelo. Están regidas por las condiciones

del suelo, por ejemplo: cuando el estrato superior es altamente compresible y

demasiado débil para soportar la superestructura, cuando se presentan suelos

expansivos y colapsables. (SMMS,A.C. 2001)

Dentro de las cimentaciones profundas encontramos a las pilas y los pilotes, los

cuales a pesar de que son más costosos que las cimentaciones superficiales, son a

menudo necesarios para garantizar la seguridad estructural.


__________________________________________________________________________17

El término “pila” tiene dos significados diferentes de acuerdo con sus usos; El

primero, es como apoyo para la superestructura de un puente. Puede considerarse a

la pila en sí misma, como una estructura que a su vez debe estar apoyada sobre una

cimentación adecuada, en este caso la base de una pila puede estar apoyada sobre

una serie de pilotes y el segundo es un miembro estructural subterráneo que tiene la

función de zapata, es decir, descansa directamente sobre un estrato firme. (Peck,

Hanson y Thornburn, 1995).

Los pilotes son miembros estructurales caracterizados por tener un área de sección

transversal pequeña en comparación con su longitud. Se hincan en el suelo a base

de golpes generados por maquinaria especializada, en grupos o en filas, conteniendo

cada uno el suficiente número de pilotes para soportar la carga. (Peck, Hanson y

Thornburn, 1995).

1.3.1 Tipos de pilotes

En los trabajos de construcción se usan diferentes tipos de pilotes dependiendo del

tipo de carga por soportarse, de las condiciones del suelo y de la posición del nivel

de aguas freáticas.

Por lo cual se pueden clasificar de diferentes maneras, ya sea por su fabricación

(colados in situ y prefabricados) por su diseño (los que trabajan por fricción o por

punta) y estos a su vez por los tipos de punta (punta cerrada, cónica, abierta, etc.), y

por el material con el cual están fabricados (madera, concreto, concreto reforzado o

acero) por su colocación (con desplazamiento o sin desplazamiento), como se indica

en la figura1.3.


__________________________________________________________________________18

Fig. 1.3 Tipos de pilotes.

1.3.2 Características de los diferentes tipos de pilotes

Braja M. Das en su libro Principios de ingeniería de cimentación, nos brinda las

características de los diferentes tipos de pilotes, los cuales se mencionan a

continuación.

Los pilotes de acero son generalmente a base de tubos o de perfiles H laminados,

las vigas de acero de patín ancho y de sección I también se usan como pilotes, sin

embargo se prefieren los perfiles H por que los espesores de sus almas y patines

son iguales.

Los pilotes de madera son troncos de árboles cuyas ramas y corteza fueron

cuidadosamente recortadas; sin embargo, para calificar como pilotes la madera debe

ser recta, sana y sin defectos. Estos pilotes se subclasifican de acuerdo a su

diámetro.


__________________________________________________________________________19

Los pilotes colados in sitú, que se construyen perforando un agujero en el terreno y

luego llenándolo con concreto se clasifican en dos amplias categorías, en ademados

y no ademados.

Los pilotes ademados se hacen hincando un tubo de acero en el terreno (ademe) con

ayuda de un mandril (broca) colocado dentro del ademe. Cuando el pilote alcanza la

profundidad apropiada, se retira el mandril y el tubo se llena con concreto.

Fig. 1.4 Pilotes in situ; Pilotes ademados.

Los pilotes no ademados, se realizan perforando en el terreno con la ayuda de una

broca, una vez perforado a la profundidad deseada, se retira la broca, se introduce

el armado de acero y se vierte directamente el concreto en la perforación.

Fig. 1.5 Pilotes in situ; Pilotes no ademados.


__________________________________________________________________________20

Los pilotes precolados son general mente cuadrados en su sección transversal, se

preparan usando un refuerzo que resista el momento flexionante desarrollado

durante su manipulación y transporte, la carga vertical y el momento flexionante

causado por carga lateral.

1. 4 Cimentaciones Mixtas

Las cimentaciones mixtas consisten básicamente en una combinación de dos

distintos tipos de cimentaciones, con el fin de obtener una cimentación más eficiente

o en su caso más fácil de construir que un cimiento muy complejo.

La cimentación mixta más común es la compuesta por una losa de cimentación que

descansa sobre pilotes, generalmente estos pilotes se usan en grupos. En la

cimentación mixta la losa puede estar en contacto con el terreno, como en la

mayoría de los casos, o bien arriba del mismo, como en el caso de plataformas

fuera de la costa (ver figura 1.6.b).

Fig. 1.6 Cimentación mixta.


__________________________________________________________________________21

1.5 Cimbra

Denominamos cimbras a los moldes que se utilizan para contener y dar forma a los

elementos estructurales de una edificación. Las cimbras comúnmente son de

madera, aunque en la actualidad y debido al avance tecnológico se utilizan otros

tipos de materiales como son: metales, fibra de carbono y fibras de vidrio. Podemos

clasificar la cimbra en dos grupos, en cimbra de contacto y en cimbra

complementaria.

Cimbra de contacto, es aquella que durante la elaboración del elemento estructural

se encuentra en contacto directo con el concreto, formando el molde y

proporcionando las dimensiones y el acabado que se requiera.

Cimbra complementaria, es aquella que sostiene al molde y ubica estructuralmente al

elemento.

Todos los elementos de una cimbra pueden emplearse varias veces, pero hay que

tomar en cuenta que no todos resisten el mismo número de usos: para la cimbra de

contacto generalmente es de 4 a 6 usos y para la cimbra complementaria de 8 a 10

usos.


__________________________________________________________________________22

1. 6 Impermeabilizantes

El asfalto es un material viscoso, pegajoso y de color negro, usado como

aglomerante en mezclas asfálticas para la construcción de carreteras, o autopistas.

Compuesto casi por completo de bitumen que es una mezcla de líquidos orgánicos

altamente viscosa, negra, pegajosa, completamente soluble en di-sulfuro de carbono

y compuesta principalmente por hidrocarburos aromáticos policíclicos.

Se encuentra presente en el petróleo crudo. También es utilizado en

impermeabilizantes, presente como polvo fino el cual se calienta hasta formar una

pasta.

1.7 Exploración del subsuelo

Con el fin de conocer las características del subsuelo donde se desplantara la

cimentación es necesaria una exploración con el propósito de obtener

información que ayude al ingeniero a seleccionar el tipo y profundidad de la

cimentación adecuada, a evaluar la capacidad de carga, a estimar el asentamiento

probable, entre muchos otros. Para lo cual se realizan estudios de mecánica de

suelos.

Juárez Badillo en el libro Mecánica de suelos Fundamentos de la mecánica de suelos

explica que la exploración del suelo comprende varias etapas entre ellas la

recolección de información preliminar, el reconocimiento y la investigación de

sitio.


__________________________________________________________________________23

La recolección de información preliminar la cual consiste en la obtención de

información respecto al tipo de estructura por construir y su uso general; Así como

una idea general de la topografía y del tipo de suelo que se encuentra en el

lugar del sitio propuesto para la construcción.

El reconocimiento que se refiere a una inspección visual del sitio para obtener la

topografía general, la posible existencia de zanjas, tiraderos de escombro, el tipo

de vegetación, etc.

La investigación de sitio, la cual consiste en la planeación, la realización de sondeos

de prueba y la recolección de muestras de suelo para pruebas de laboratorio.

1.8 Sondeos exploratorios del suelo

La exploración del suelo se realiza mediante sondeos, generalmente a base

perforaciones exploratorias; Los principales tipos de sondeos que se usan para fines

de muestreo y conocimiento del subsuelo, en general, se dividen en tres métodos.

Los métodos de exploración de carácter preliminar:

a) Pozo a cielo abierto, con muestro alterado o inalterado, consiste en la

excavación de un pozo de dimensiones suficientes para que un técnico pueda

directamente bajar y examinar los diferentes estratos del suelo en su estado

natural, así como darse cuenta de las condiciones precisas referentes al agua

contenida en el suelo.


__________________________________________________________________________24

b) Perforaciones con posteadoras, muestro alterado, barrenos helicoidales o

métodos similares, consiste en introducir un barreno helicoidal de forma

manual, lo cual resulta evidente al ver la figura 1.7.

Fig. 1.7 a) Posteadoras b) Barreno helicoidal

c) Método de lavado, se realiza hincando un ademe de diámetro ligeramente

mayor que la tubería de agua que se empleé para la inyección del agua, la

operación consiste en inyectar agua en la perforación, la cual forma una

suspensión con el suelo en el fondo del pozo y sale al exterior a través del

espacio comprendido entre el ademe y la tubería de agua, una vez afuera es

recogida con un recipiente en el cual se puede analizar el sedimento. Ver

figura 1.8.


__________________________________________________________________________25

Fig. 1.8 Muestreador de media caña.

d) Método de penetración estándar, la prueba consiste en hacer penetrar la

tubería de perforación (generalmente de media caña para facilitar la

extracción de la muestra del interior, ver figura1.9) mediante golpes dados por

un martinete, contando el número de golpes necesario para lograr una

penetración de 30cm; Cada avance de 60cm debe retirarse el penetrometro,

removiendo el suelo en su interior, el cual constituye la muestra.

Fig. 1.9 Muestreador de media caña.


__________________________________________________________________________26

e) Método de penetración cónica, Este método consiste en hacer penetrar una

punta cónica en el suelo y medir la resistencia que el suelo ofrece, estos

métodos se dividen en dos en estáticos y dinámicos. En los primeros el

hincado es a presión; En los segundos el hincado se logra a golpes dados por

un peso que cae.

f) Perforaciones con boleos y gravas (con barretones, etc.) En estos casos se

hace necesario el empleo de herramental más pesado, del tipo de barretones

con taladros de acero duro, que se sus penden y dejan caer sobre el estrato

en cuestión; en ocasiones se ha recurrido al empleo de explosivos

localizados.

Métodos de sondeo definitivo:

a) Pozo a cielo abierto, con muestro inalterado, este método ya fue descrito

anteriormente, por lo que no se considera necesario describirlo nuevamente.

b) Métodos con tuvo de pared delgada, el hincado debe efectuarse, ejerciendo

presión constante y nunca a golpes ni con algún otro método dinámico.

c) Métodos rotatorios para roca, generalmente se emplean maquinas

perforadoras a rotación con broca de diamantes, en el extremo de este se

coloca un muestreador especial llamado “corazón”, en cuyo extremo se

acopla la broca con incrustaciones de diamantes.


__________________________________________________________________________27

Métodos geofísicos:

a) Sísmico, este procedimiento se funda en la diferente velocidad de propagación

de las ondas vibratorio de tipo sísmico a través de diferentes medios

materiales.

b) De resistencia eléctrica, este método se basa en el hecho de que los suelos,

dependiendo de su naturaleza, presentan una mayor o menor resistividad

eléctrica cuando una corriente es inducida a su través.

c) Magnético y gravimétrico, este método de exploraciones similar a los

anteriores, distinguiéndose en el aparato usado, con el magnetómetro se

mide la componente vertical del campo magnético terrestre. en los

gravimétricos se mide la aceleración del campo gravitacional de la zona a

explorar.

1.9 Muestras del suelo

De los sondeos se pueden obtener dos tipos de muestra del suelo, las muestras

inalteradas son muestras en las que no se mantienen las características del suelo, pero que se consideran representativas del suelo, mientas que las muestras

inalteradas representan con más precisión las condiciones del suelo.


__________________________________________________________________________28

Las muestras que se obtengan deberán ser cuidadosamente protegidas contra

pérdidas de humedad y trasladadas al laboratorio donde se efectuaran los ensayes

correspondientes para poder determinar las propiedades índices (porosidad, relación

de vacíos, humedad, gravedad específica, pesos específicos, densidad relativa) y

mecánicas del suelo (textura, consistencia, densidad, color entre otras) que se

emplearán en los análisis para la determinación de la cimentación.

Las pruebas que se realizan en el laboratorio son: la determinación del contenido de

agua, determinación de porcentajes de finos y análisis granulométrico el cual nos

indica el tamaño y cantidad de los granos, los limites de consistencia de Attemberg

se utilizan para caracterizar el comportamiento de los suelos finos según su

humedad, la densidad de sólidos nos permite obtener el volumen de un peso

conocido de granos, la prueba de compresión triaxial nos determina las

características de Esfuerzo - Deformación y resistencia de los suelos sujetos a

esfuerzos cortantes y la prueba de compresión unidimensional que es el proceso de

reducción de volumen del suelo (asentamiento) provocado por una carga en un lapso

de tiempo.(Bowles, 1981).

Las condiciones del suelo nos determinan la capacidad de carga, por lo cual envase

a las características del suelo presentadas en el perfil estratigráfico, al tipo de

estructura que se va a desplantar, y los resultados de los análisis del laboratorio y

otros factores, se diseña una cimentación apropiada para la estructura.

http://es.wikipedia.org/wiki/Suelo

_29

CAPITULO 2

PROCESO CONSTRUCTIVO

Proceso constructivo de una cimentación mixta… Proceso constructivo

__________________________________________________________________________30

Un proceso constructivo se refiere al orden en que se realizan una serie de

actividades enfocadas al ámbito de la construcción, las cuales se presentan en orden

cronológico. Como primer punto y con el fin de determinar el tipo de cimentación, se

requieren conocer las condiciones del suelo por lo cual se realiza una exploración de

este.

2.1 Mecánica de suelos

Para fines de este trabajo, nos enfocaremos en la exploración del suelo por medio

del P.C.A. como método de exploración de carácter preliminar ya que es de los

sondeos más empleados, ya sea por su practicidad, simplicidad de equipo requerido,

por el tipo de obtención de muestras, que pueden ser tanto alteradas como

inalteradas o por sus bajos costos.

Braja M. Das en el libro Principios de ingeniería de cimentación nos explica que este

método es de los más satisfactorios para conocer las condiciones del subsuelo

aunque desgraciadamente este tipo de excavación no puede llevarse a grandes

profundidades a causa, sobre todo, de la dificultad de controlar el flujo de agua bajo

el nivel freático, sin dejar de mencionar que el material de los diferentes estratos

atravesados durante la excavación influyen grandemente en los alcances del

método en sí.

En ocasiones se requiere el empleo de un ademe en el pozo, para estabilizar las

paredes de este, pueden usarse ademes de madera o de acero; por lo regular, el

ademe se hace con tablones horizontales, pero deberán ser verticales y bien

hincados si se tuviesen suelos friccionantes situados bajo el nivel freático.


__________________________________________________________________________31

Si lo que se requiere es una muestra alterada, esta se obtiene simplemente retirando

una porción del suelo, la cual se protegerá contra perdidas de humedad

introduciéndolas en frascos o bolsas emparafinadas. Si la muestra requerida es

inalterada, se deberán tomar precauciones, generalmente labrando la muestra en

una oquedad que se practique al efecto en la pared del pozo; la muestra se

protegerá contra pérdidas de humedad envolviéndola en una o más capas de manta

debidamente impermeabilizada con parafina o con brea.

Deben cuidarse especialmente los criterios para distinguir la naturaleza del suelo “in

situ” y la misma, modificada por la excavación realizada.

Como método de sondeo definitivo, y de acuerdo a la Sociedad Mexicana de

Mecánica de Suelos en el Manual de cimentaciones profundas; Analizaremos el

método de penetración estándar con Tubo de Pared Delgada. La Es utilizado para el

muestreo inalterado de suelos blandos a semiduros localizados arriba y abajo del

nivel freático; tiene de 7.5 a 10cm de diámetro y se hinca presión.

El tubo se una a la cabeza con tornillos Allen o mediante cuerda repujada. La cabeza

tiene cuatro drenes laterales para la salida del fluido de perforación y de los azolves

durante el hincado. La válvula de bola impide que la muestra se vea sujeta a

presiones hidrodinámicas durante la extracción del muestreador. El muestreador se

hinca con un solo movimiento una longitud igual a la del tubo menos 15cm, para

dejar espacio a los azolves; la velocidad de hincado debe ser entre 15 y 30cm/s.

Después se deja en reposo 30seg para permitir que la muestra se expanda y se

adhiera al muestreador; a continuación se gira para cortar la base y posteriormente

se extrae a la superficie y se mide la longitud de muestra recuperada. Un criterio para

juzgar en el campo la calidad del muestreo se indica en la tabla.


__________________________________________________________________________32

En el laboratorio la calidad de las muestras se define observando cortes

longitudinales para identificar la alteración que pudieran mostrar lentes delgados de

algún material o bien, observando el proceso de secado lento de placas delgadas de

suelo cortadas longitudinalmente.

Tabla 2.1 Recuperación de muestras.

2.2 Fabricación de los pilotes

Una vez analizado el suelo y determinado una cimentación mixta a base de pilotes y

losa, se procede a la fabricación de los pilotes. El proceso a seguir para la

fabricación de pilotes según la Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos en el

Manual de cimentaciones profundas, es el siguiente:

La fabricación de los pilotes prefabricados, de concreto reforzado, debe ser sobre

una superficie perfectamente compactada llamadas camas de colado, en la cual se

colará un firme de concreto pulido, o bien se colocará una plataforma de madera

cuyas deformaciones sean tolerables. (SMMS, 2001)

Con respecto a la cimbra los moldes pueden ser de madera, de plástico o metálicos

en cualquiera de estos casos el espesor será el necesario para impedir

deformaciones excesivas que no cumplan con las tolerancias fijadas.


__________________________________________________________________________33

Las esquinas de los moldes se matarán mediante un chaflán de madera de pino de

primera, sobre los moldes se aplicara un recubrimiento desmoldante, el cual deberá

garantizar el descimbrado sin perjudicar los elementos precolados.

En nuestro medio el material más empleado para la elaboración de moldes para

pilotes es el metálico, debido a su durabilidad y rigidez además de proporcionar un

buen acabado. La cimbra podrá retirarse tan pronto como el concreto haya

alcanzado una dureza suficiente para asegurar que el pilote no será perjudicado por

esta operación.

El acero de refuerzo se debe colocar con precisión y protegerse adecuadamente

contra la oxidación y otro tipo de corrosión antes de colar el concreto. El empalme,

cuando fuera necesario, se hará mediante soldadura y no coincidirá más de un

empalme en la misma sección transversal del pilote.

El colado será continuo pudiéndose realizar mediante técnicas sencillas, empleando

desde bombas hasta carretillas, u otros. Se deberá compactar el concreto por medio

de un vibrador de alta frecuencia, con objeto de evitar oquedades o porosidades, las

superficies de las caras del pilote deben ser lisas, continúas y exentas de bordes,

arrugas, salientes de cualquier clase.

Cada uno de los pilotes deberá curarse y mantenerse en estado húmedo cuando

menos durante 7 días después de su colocación o hasta alcanzar la resistencia

suficiente, para evitar deformaciones. Se tomarán las precauciones usuales para un

curado conveniente; el cual se prolongará lo necesario para que los pilotes adquieran

la resistencia precisa para su transporte e hinca.


__________________________________________________________________________34

2.3 Obras preliminares

Una vez fabricados los pilotes se procede a su desplantación, para lo cual son

necesarias ciertas obras preliminares.

La primera actividad es la deforestación, que se refiere a la remoción de la capa

vegetal presente en el terreno donde se hará la construcción, esta actividad se

realiza de manera manual, cuando la vegetación lo permita, empleando machetes y

palas. Luego de esto, se realiza la limpieza del terreno, retirando la vegetación

cortada producto de la deforestación y escombro, en caso de que exista.

Una vez limpia la zona, se realiza el trazo del a cimentación, el cual se efectúa por

medio de estacas de madera e hilos con los cuales se marcan los puntos donde se

llevara a cabo la perforación, de acuerdo a las especificaciones de los planos.

Los puntos indicados por las estacas son marcadas en el suelo con cal, atreves de

“círculos” hechos a mano de aproximadamente el diámetro del barreno, marcando

con la mayor exactitud posible el centro de dicho circulo y se enumeran.

2. 4 Manejo y almacenamiento temporal de los pilotes

Una vez listo el lugar, se transportan los pilotes del lugar del colado a la obra. Para

retirar los pilotes de las camas de colado, transporte y almacenaje de los mismos, se

preparan ciertos puntos a lo largo del pilote, estructuralmente apropiados para esas

maniobras, para reducir al mínimo los esfuerzos a los que se somete al pilote.

Los puntos de izaje están constituidos por “orejas” de varilla, cable de acero o placa,

que se fijan previamente al acero de refuerzo y quedan ahogadas en el concreto.


__________________________________________________________________________35

También se puede emplear en algunos casos tubos embebidos dentro del pilote,

preferiblemente de PVC.

El izaje puede ser con un solo cable figura 2.1, con dos cables figura 2.2, o con

balancines, como se muestra en la figura 2.3. El izaje se realizara de manera tal que

se eviten esfuerzos de flexión excesivos y rupturas. (SMMS, 2001)

Fig. 2.1 Puntos de izaje con un solo cable.

Fig. 2.2 Puntos de izaje con dos cables.


__________________________________________________________________________36

Fig. 2.3 Puntos de izaje con balancines.

Cuando los pilotes se estiban, se conservan los puntos de apoyo en el mismo plano

vertical que los puntos de izaje.

Es importante que los apoyos estén distribuidos adecuadamente porque un apoyo

que no esté a una misma distancia que los otros puede provocar esfuerzos

flexionantes en el pilote lo que produciría algún daño en los mismos.

2.5 Perforación de barrenos

En algunas ocasiones es requerida una perforación previa para facilitar el hincado de

los pilotes, sin embargo, la perforación previa también se emplea para ayudar con la

verticalidad y facilita ampliamente el hincado.

El objeto de las perforaciones previas es servir de guía y facilitar el hincado para

alcanzar los estratos resistentes o evitar movimientos excesivos en la masa de suelo

adyacente.


__________________________________________________________________________37

En el manual de cimentaciones profundas de la sociedad mexicana de mecánica de

suelos, explica que la perforación y el hincado van de la mano, ya que el tiempo que

puede transcurrir entre la perforación y el hincado no es muy grande, debido a las

condiciones del suelo, ya que la perforación disminuye de profundidad debido a que

el fondo de la perforación comienza a ascender, ya que no tiene el peso del suelo

que se encontraba encima; Por lo que no se perforan todos los puntos donde se

hincaran los pilotes, sino que se irán perforando e hincando uno a unos,

empezando del centro hacia los extremos.

La perforación se realiza por medio de una perforadora rotatoria de hélice continua

ya que está evita la utilización de lodos de perforación, la entubación temporal,

puede ejecutarse bajo nivel freático, nos da rendimientos elevados y puede

ejecutarse en cualquier tipo de suelo blando.

En esta técnica el suelo se extrae de manera continua, conforme se perfora el suelo;

Durante el proceso de perforación, la hélice de perforación está entrando y saliendo

del barreno para ser vaciada en el exterior, hasta llegar a la profundidad deseada.

El diámetro de la perforación previa puede variar, entre el inscrito dentro de la traza

del pilote, y el circunscrito del mismo, dependiendo de la estratigrafía de cada sitio.

.

2.6 Hincado del pilote

El orden de hincado debe ser hacia la línea de menor resistencia: alejándose de los

edificios o de otros pilotes ya hincados. En el caso de las cimentaciones circulares,

se hincan del centro hacia la orilla, para evitar la expansión del suelo en la parte

central y el posible levantamiento de los pilotes ya hincados.


__________________________________________________________________________38

Para realizar exitosamente el hincado de pilotes, es preciso seleccionar el equipo y

accesorios más eficientes, de acuerdo a cada obra en particular, para que los pilotes

sean hincados dentro de las tolerancias especificadas, sin sufrir daño, en el menor

tiempo posible; La mayoría de los pilotes se hincan en el terreno por medio de

martillos piloteadores (martinetes) o de hincadores vibratorios.

Los tipos de martillos usados para el hincado de pilotes son: martillo de caída libre,

martillo de aire o vapor de acción simple, martillo de aire o vapor de acción doble y

diferencial y martillo diesel. (SMMS, 2001)

El proceso de hincado del pilote dependerá del método y la maquinaria empleada;

Los elementos principales que componen un sistema de hincado se muestran en la

figura 2.4.

Fig. 2.4 Componentes principales de un sistema de hincado de pilotes.


__________________________________________________________________________39

Para la instalación del pilote, se deben realizar las siguientes actividades:

• Colocar marcas a una separación máxima de 100cm, a todo lo largo del pilote,

con el fin de determinar con facilidad el número de golpes necesarios para

cada metro de hincado.

• Izar el pilote manejándolo con un estrobo, apoyado en el punto correcto de

acuerdo a las recomendaciones hechas anteriormente.

• Colocarlo en el punto correcto de su ubicación (en la perforación previa), de

acuerdo a los planos.

• Orientar las caras del pilote, si es requerido.

• Acoplar la cabeza del pilote al golpeador del martillo, (colocando el gorro de

amortiguamiento).

• Colocar en posición vertical, tanto el pilote como la guía del martillo,

corrigiendo la posición de la grúa, la pluma y la guía, hasta lograrlo.

• Para lograr la verticalidad del pilote se emplean plomadas o niveles.

• Accionar el disparador del martillo, con lo cual se inicia propiamente el hincado

del pilote.

Al hincar cada pilote se llevará un registro de su ubicación, su longitud y dimensiones

transversales, la fecha de colocación, el nivel del terreno antes de la hinca y el nivel

de la cabeza inmediatamente después de la hinca. Además se incluirá el tipo de

material empleado para la protección de la cabeza del pilote (gorro de

amortiguamiento), el peso del martinete y su altura de caída, la energía de hincado

por golpe, el número de golpes por metro de penetración a través de los estratos

superiores al de apoyo y el número de golpes por cada 10 cm. de penetración en el

estrato de apoyo. (SMMS, 2001)


__________________________________________________________________________40

2.7 Proceso de anclaje

El anclaje consiste en unir la losa de cimentación con los pilotes, a través del anclaje

de las varillas de acero de refuerzo, tanto longitudinal como transversal. La longitud

del traslape, los ganchos y dobleces se harán conforme indica en los planos basados

en la norma de construcción.

Para lo cual es requerido la demolición de las cabezas de los pilotes para exponer el

acero de refuerzo de estos, para realizar esta demolición, y con el fin de facilitar la

recolección de los materiales resultado de la demolición, se realiza una plantilla de

concreto simple, con acabado natural (rugoso).

La demolición se realiza de acuerdo a la especificación del plano, por medio de

herramienta manual, teniendo especial cuidado en no dañar la parte inferior del

pilote.

2.8 Fabricación de la losa de cimentación

Respecto a la cimbra, esta se ajustará a la forma, líneas y niveles especificados en

los planos y será de madera de pino de primera y/o de segunda, perfiles metálicos u

otro material.

La cimbra deberá estar contra venteada y unida adecuadamente entre sí, para

mantener su posición y forma durante el colado, para evitar la fuga de la lechada y

de los agregados finos; La superficie de contacto con el concreto deberá

humedecerse antes del colado.


__________________________________________________________________________41

Deberá tener la rigidez suficiente para evitar deformaciones, debidas a la presión del

concreto, al efecto de los vibradores y las demás cargas y operaciones relacionadas

con el vaciado del concreto, antes de él colado la cimbra se cubrirá con aceite

quemado o algún liquido que facilite el descimbrado.

El colado de la losa de preferencia será monolítico, la técnica de colado puede variar

desde el vertido por medio de bomba hasta el vertido a través de carretillas. Se

deberá compactar el concreto por medio de un vibrador de alta frecuencia, con objeto

de evitar oquedades o porosidades de cualquier clase.

Se mantendrá hidratada por espacio de húmedo cuando menos durante 7 días

después de su colado o hasta alcanzar la resistencia suficiente, luego de esto podrá

retirarse la cimbra.

Una vez colada y curada la losa de cimentación, se aplica el impermeabilizante para

proteger la estructura, la impermeabilización se puede llevar a cabo con diversos

productos, entre los más comúnmente aplicados a cimentaciones mixtas

encontramos el asfalto.

Se denomina capa de Imprimación Asfáltica, a la aplicación de un asfalto líquido de

baja viscosidad a una superficie absorbente.

42

CAPITULO 3

EJEMPLO PRÁCTICO


__________________________________________________________________________________43

Con base en los capítulos anteriores y como caso práctico se presenta a

continuación el proceso constructivo de la cimentación mixta (losa-pilotes) de un

tanque de almacenamiento de agua para contraincendios ubicado en PEMEX

petroquímica y gas, en el complejo localizado en el ejido Gregorio Méndez, en la

parte norte del municipio de Cunduacan, Tabasco.

Este proyecto se realizo debido a la necesidad de incrementar la capacidad de

almacenamiento del agua, ya que el tanque que anteriormente se empleaba no

contaba con la capacidad necesaria. Para este proyecto se construyo un tanque

metálico vertical con un diámetro de 13m y una altura de 12.20m, con una capacidad

de almacenamiento de 10,000 barriles de agua, siendo la construcción de la

cimentación el tema de este ejemplo; la cimentación consiste en una losa circular de

13.55m de diámetro, fabricado con concreto armado desplantada a nivel de terreno

natural, que descansa sobre un grupo de pilotes cuadrados de 0. 40m de lado por

13m de largo, constando el grupo de pilotes de 44pzas.

3.1 Características físicas de la ubicación del complejo

El área en estudio se localiza en el ejido Gregorio Méndez, en la parte norte del

municipio de Cunduacan, Tabasco; Como se indica en la figura 3.1.

La zona se ubica en la provincia de la Llanura Costera del Golfo Sur y en la

subprovincia Llanuras y Pantanos Tabasqueños, por lo mismo y por estar situadas

en plenas llanuras sobre una serie de lomeríos bajos, las topoformas que destacan

son las de escasa altitud (hasta 10 metros sobre el nivel del mar (msnm), formadas

por rocas sedimentarias (areniscas) y llanos constituidos de aluviones; los depósitos

más antiguos son de la era Cenozoica del periodo Terciario Superior y Cuaternario

aparecen en los bordes de contacto con la provincia Sierra de Chiapas y Guatemala.


__________________________________________________________________________________44

Fig. 3.1 Perfil estratigráfico del sondeo presente en el poso de cielo abierto.

La zona de interés se encuentra ubicada en la llamada planicie costera del sureste

donde la suma total de las condiciones se traduce en un clima descrito por el sistema

de clasificación climática de Köppen para la República Mexicana, modificada por E.

García (1982) y tomando en cuenta los datos de la estación meteorológica

Villahermosa clave 27-022, el clima predominante en el área del proyecto y regional

se interpreta como un clima cálido húmedo con abundantes lluvias en verano, con

valor medio anual de la temperatura de 26.9 ºC; el valor máximo de la temperatura se

registra antes del solsticio de verano, el monto promedio de la precipitación anual es

de 2,159.3 mm.

La zona se encuentra ubicada dentro de la región hidrológica denominada Grijalva-

Usumacinta, cuenca Grijalva-Villahermosa, subcuenca Río Carrizal.


__________________________________________________________________________________45

La abundancia de escurrimiento superficial con distribución aparentemente

desordenada, ha dado lugar a la formación de cuerpos de agua de variadas

dimensiones, lo mismo que llanuras de inundación. La topografía del sitio en estudio

es sensiblemente plana, con pendiente hacia el cauce del río.

La zona en estudio de acuerdo con la regionalización sísmica de la República

Mexicana, se ubica en la zona B. Conforme a los antecedentes que se tiene, es

factible la existencia de sismos no tan frecuentes de intensidad media.

Los movimientos telúricos que afectan a la zona se originan principalmente en los

estados de Oaxaca y Chiapas, así como en la República de Guatemala.

3.2 Estudio de mecánica de suelos

Los análisis y pruebas de laboratorio fueron realizados por un laboratorio particular

especializado, lamentablemente y debido a causas de fuerzas mayor, no es posible

presentar la información de la exploración y los sondeos realizados en este proyecto,

sin embargo, la compañía anteriormente mencionada, como conclusión de los

estudios, nos brinda las siguientes recomendaciones:

Se recomienda realizar una perforación previa a 4.00 m de profundidad con la

finalidad del centrado del pilote y asegurar la verticalidad del mismo.

El lapso de tiempo que debe transcurrir entre el término de una perforación previa y

el inicio de hincado de un pilote, debe ser menor a 2 horas, de lo contrario el

supervisor de campo deberá verificar su profundidad por medio de una plomada.


__________________________________________________________________________________46

Se recomienda la utilización de un martillo piloteador con las siguientes

características:

1. Peso del pistón 1,382 kg < p < 2,304 kg

2. Energía por golpe 3,350 kg m - 6,700 kg m

3. Peso del martillo aprox. 5,160 kg

Es importante que se respete el peso del pistón para evitar daños en la estructura del

pilote y el hincado se realice eficientemente.

Para la perforación previa se debe utilizar una perforadora rotatoria con barretón o

Kelly de perforación, ya sea montada sobre orugas o sobre grúa; así mismo el

empuje de avance puede ser por peso propio como las perforadoras tipo Watson, ó

hidráulicas como las perforadoras tipo Bauer.

Para la fabricación de los lodos bentoníticos se recomienda la utilización de

mezcladores tipo chiflón; así mismo, es posible reutilizar los lodos bentoníticos

siempre y cuando cumplan con sus propiedades de viscosidad y densidad, las cuales

deben ser verificadas mediante la utilización de un laboratorio de control de calidad.

Durante la ejecución de los trabajos de cimentación, se recomienda la presencia de

un supervisor geotécnico y laboratorio de materiales, con la finalidad de verificar la

calidad de los trabajos a realizar y resolver cualquier problema o modificación que

pudiera presentarse durante los mismos.


__________________________________________________________________________________47

Para evitar daños estructurales que retrasen la maniobra del hincado, se debe usar

un gorro de amortiguamiento en la cabeza del pilote y el gorro de acero del martillo,

el cual puede ser de madera o placa de neopreno.

3.3 Obras preliminares

Para la realización de este proyecto, las obras preliminares presentadas en esta

construcción fueron las siguientes:

Se realizo la demolición del muro perimetral, losa y de la dala (siendo estos de

concreto reforzado) de la cimentación del tanque anterior que se encontraba en el

lugar donde se pretende desplantar el nuevo tanque, figura 3.3, todas estas

actividades se realizaron con herramienta manual (marro y punta) y equipo de

seguridad correspondiente (guantes, lentes, etc.), hasta llegar al terreno natural. Se

realizo una limpieza y acarreo del escombro, producto de la demolición. Ver figura

3.4. a y b.

Fig. 3.3 Sitio de desplanté antes de la demolición.


__________________________________________________________________________________48

a) Dala perimetral de la cimentación del tanque anterior b) Muro perimetral del área correspondiente al tanque.

Fig. 3.4 Demoliciones

Se construyó una bodega de almacenamiento de material, herramienta y equipo de

protección personal así como un pequeño cobertizo el cual se empleó para diversos

usos (como taller y comedor).

Una vez realizadas estas obras, se realiza el trazo del terreno, el cual se efectúo por

medio de estacas de madera e hilos con los cuales se marcan los puntos donde se

llevara a cabo la excavación. Las estacas usadas generalmente, son de madera de

2.5 a 5 cm por lado y 30 cm de largo. Sobre la cabeza de estas estacas se clava una

tachuela o clavo que marca el centro de la línea o el vértice de un ángulo; Algunas

veces las líneas indicadas por estos hilos son marcadas en el suelo con cal.


__________________________________________________________________________________49

3. 4 Especificaciones de los pilotes utilizados en este proyecto

La resistencia del concreto en este caso es de f'c = 250 kg/cm2 y sus dimensiones

son de 13.00 m de longitud y 0.40 x 0.40 m de lado y cuentan con un armado 8

varillas del núm. 6(3/4”) y estribos del núm. 3(3/8”), ver detalles en la figura 3.5; la

separación de los estribos varia a lo largo de la longitud del pilote como de muestra

en la figura 3.6. El revestimiento del concreto es de 0.075m.

Fig. 3.5. Acero de refuerzo longitudinal de los pilotes.

Fig. 3.6 Acero de refuerzo transversal de los pilotes.


__________________________________________________________________________________50

Cada pilote se identifico con un numero consecutivo claramente visible ver figura 3.7,

también se marcó con la fecha del colado y se identificaron sus caras; Se marcaron a

cada metro en toda su longitud.

Se reforzó el los puntos de izaje, para el manejo de los pilotes durante los proceso de

almacenamiento y transporte, para este caso es de 1 varilla del número 8(1”) con

una longitud de anclaje de 0.60m a cada del punto de izaje, dejando una oreja como

se indica en la figura 3.8.

Fig. 3.7 Identificación de los pilotes.

Fig. 3.8 Detalle del refuerzo de acero en el punto de izaje


__________________________________________________________________________________51

3.5 Perforación de barrenos

La perforación se realizó empleando maquinaria, con una perforadora rotatoria, como

se ilustra en la figura 3.9, una vez ubicados los puntos a perforar, se coloca el

barretón (broca) en posición y se procede a perforar mediante maquinaria a una

profundidad de 4.0 m. con un diámetro de 25 cm. Estabilizando las paredes de la

perforación con bentonita, con el propósito de facilitar el hincado del pilote, este proceso se realizó del centro hacia las orillas.

Fig. 3.9 Perforación de los barrenos.

La posición de la cabeza del pilote no diferirá de la del proyecto en más de 0.20m o

25% del ancho del elemento estructural que se apoye en ella. En la figura 3.10 se

muestra el plano de localización de los pilotes, en una vista de planta.


__________________________________________________________________________________52

Fig. 3.10 Planta de localización de los barrenos, ubicación de los pilotes.

3.6 Izaje

Las especificaciones para este proyecto indican que el izaje será de por lo menos en

dos puntos, figura 3.11 a la figura 3.13. Se iza el pilote con un estrobo, apoyándolo

en el punto correcto, en la perforación previa, una vez izado, se orientan las caras de

acuerdo a especificaciones de los planos.


__________________________________________________________________________________53

a)

b)

Fig. 3.11 a) Sujeción del pilote en los puntos de izaje b) Izaje del pilote


__________________________________________________________________________________54

a)

b)

Fig. 3.12 a) Maniobra del pilote b) Manejo del pilote


__________________________________________________________________________________55

Fig. 3.13 Estibación de los pilotes.

Una vez en su lugar se acoplan el cabezal del pilote al golpeador del martillo

(DELMAG 30) instalando el amortiguamiento a la cabeza del pilote, que para este

proyecto, una placa de acero de 40 x 40 x 2.5cms y varillas adicionales del número 6

como se indica en la Fig. 3.14 y 3.15, y en la Fig. 3.16. El proceso de piloteado se

indica en la figura 3.17 y 3.18.

Fig. 3.14 Vista superior, Detalle del amortiguamiento del pilote.


__________________________________________________________________________________56

Fig. 3.15 Vista lateral, Detalle del amortiguamiento del pilote.

Fig. 3.16 Amortiguamiento de diferentes pilotes.


__________________________________________________________________________________57

a)

b)

Fig. 3.17 a) Hincado del pilote. b) Martillo piloteador.


__________________________________________________________________________________58

a)

b)

Fig. 3.18 a) Grúa piloteadora b) Maniobra del martillo piloteador.


__________________________________________________________________________________59

Para lograr la verticalidad del pilote, se emplean dos plomadas de referencia

colocadas en un ángulo de 90° teniendo como vértice el pilote. Como de observa en

la figura.

Fig. 3.19 Vista superior, Posicionamiento vertical de un pilote con ayuda de plomadas

3.7 Hincado

Se procede a accionar el disparador del martillo (de acción mecánica), con lo cual de

inicia propiamente el hincado del pilote.

Los pilotes se hincaran hasta la profundidad de 13 m. O cuando el pilote penetre un

centímetro por golpe durante diez veces consecutivas, no deberá tener un desplome

mayor de 1% ni distara más de 5 cm. la posición de la cabeza del pilote.

Los pilotes se medirán tomando como unidad el metro lineal con aproximación de

dos decimales, considerando únicamente la longitud de hincado efectivo,

comprendida entre el desplante que se haya alcanzado y el nivel de apoyo de la

cimentación indicada en el plano estructural.


__________________________________________________________________________________60

Durante el hincado se llevará un registro que incluirá los siguientes conceptos:

ubicación, longitud y dimensiones transversales, fecha, nivel del terreno antes del

hincado, nivel de la cabeza del pilote, peso del martillo, energía por golpe, número de

golpes por minuto, número de golpes por metro de penetración y número de golpes

por cada 3 cm para los últimos 15 cm de penetración.

3.8 Losa de cimentación

La elaboración de una losa consiste en un armado de varilla corrugada del #4(1/2”),

teniendo sus amarres que se realizan con alambre recocido y se instala dentro de las

cepas al quedar concluidas.

El colado de la losa de cimentaciones, para este caso se utilizo un concreto de

f’c=250Kg/cm3 y se utiliza un impermeabilizante en este caso es de asfalto

3.9 Proceso de anclaje

El anclaje consiste en unir la losa de cimentación con los pilotes, atreves del anclaje

de las varillas de acero de refuerzo, sucediendo de la siguiente manera: Una vez

hincados todos los pilotes se procederá al descabezado para exponer el acero de

estos, ver figura 3.20.


__________________________________________________________________________________61

Fig. 3.20 Descabezado de pilotes.

Los extremos superiores de todos los pilotes, se cortaron al nivel de desplante de la

cimentación (N.D.C.) (+) 99.80 m debajo del nivel de terracería terminada (N.T.T.),

por medio de herramienta manual (cincel y martillo), teniendo cuidado de no causar

daño al tramo del pilote que queda abajo de dicho nivel, como se muestra en la fig

3.21. Al terminar, se realizo la remoción de escombros producto del descabezado de

los pilotes con herramienta manual (pala).

Fig. 3.21 Corte lateral de la cimentación.


__________________________________________________________________________________62

3.10 Compactación del terreno

Los materiales de la sub-base (arena-arcillosa producto de la excavación) deberán

compactarse al 95% como mínimo de la prueba Porter Standard, por medio de una

bailarina compactadora en capas de 20.00cm.

Una vez verificando que la superficie cumpla con el grado de compactación requerido

se coloco una plantilla de concreto simple de f'c = 100 kg/cm2 de un espesor de

5.00cm.; Como el firme sirve de base para un material de recubrimiento su acabado

es natural o rustico.

3.11 Habilitado del acero de la losa de cimentación

Fraguada la plantilla se procederá a habilitar el acero para la zapata cabezal, con la

siguiente especificación: 4 varillas del #4(1/2”) en ambos sentidos y estribos del

#3(3/8”) para los 2 tipos de capiteles presentados, Fig. 3.22, Fig. 3.23 y Fig. 3.24.

Fig. 3.22 Detalle de las zapatas-cabezales interiores.


__________________________________________________________________________________63

Fig. 3.23 Vista superior, Armado de la zapata cabezal y la loza de cimentación.

Fig. 3.24 Detalle de la zapata-cabezal del borde.


__________________________________________________________________________________64

3.12 Acero de refuerzo longitudinal y transversal de la losa de cimentación.

El armado de la cama se realizó con varillas del núm. 6(3/4”) a cada 0.25m en

ambas direcciones, el acero de refuerzo utilizado tiene un fy=4200 kg/cm2 para varilla

del # 3(3/8”) en adelante como se indica en la figura 3.25.

El traslape de varillas mínimo en zona de compresión será de 25 veces el diámetro.

Y en zona de tensión de 40 veces el diámetro; Se deberá evitar que los traslapes en

compresión y tensión sean en una sola sección transversal y no excedan del 50% del

total de las varillas de refuerzo en una misma sección.

Los ajustes del acero de refuerzo debidos a interferencias que se pudieran presentar

durante el armado, se realizaran en campo, sin que esto implique cambios en la

cantidad de dicho acero. La medida mínima de ganchos se observa en la tabla 3.2.

Tabla 3.2 Especificaciones de los dobleces de ganchos


__________________________________________________________________________________65

Fig. 3.25 Habilitado del acero de la zapata-cabezal y la loza de cimentación.

3.13 Dala perimetral

El acero longitudinal será de 12 varillas del # 6(3/4”) con estribos del #4(1/2”) a cada

0.25 m en ambos lechos como se indica en la figura.

Fig. 3.26 Corte lateral, Armado de la dala perimetral.


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3.14 Cimbra

Para este proyecto fue necesario cimbrar la losa y la dala de cimentación, La cimbra

ocupada fue de madera de pino de segunda, y fue colocada de la siguiente manera:

Se colocaron tablones de 12” x 2” x 40” de manera perimetral dándole una forma

circular, la cual se sujeto con separadores de 4” x 2” a cada 16” de manera vertical y

reforzada con otros dos yugos de manera horizontal de 4” x 2” separadas a 16” entre

sí; todo esto fue apuntalado por polines de 4” x 4” apoyados con estacas de varilla.

Como de indica en la figura 3.27. Se utilizo alambre de amarre y clavos de 1 ½” para

fijar las maderas; una vez hecho esto se procedió a cubrir la cimbra con aceite

quemado como desmoldante.

Fig. 3.27 Fotografía de la cimbra y colado de la loza de cimentación.


__________________________________________________________________________________67

3.15 Colado de la losa de cimentación

Una vez cimbrada la losa perimetral, se procede al colado del concreto; el concreto

es prefabricado con el fin de controlar las características especificadas en los

cálculos parar este proyecto. El concreto es directamente vertido desde el trompo y

esparcido de manera manual con pala para lograr una capa uniforme, posteriormente

es vibrado por espacio de 5 segundos por toda el área del colado para evitar

oquedades o vacios.

3.16 Cimbrado de la dala de cimentación

Después de haber sido colada la losa, se deja fraguar por espacio de 36 horas, para

poder maniobrar por encima de la misma con el fin de colocar la cimbra de la dala

de cimentación; Se colocan unos tablones de 12” x 2” cortados a 16” de manera

vertical, uniéndolos entre sin con separadores de 4” x 2” de manera horizontal, una

en la parte inferior (pegada a la losa de cimentación) y uno más a 10cm por debajo

del lecho superior del tablón, también se colocaron unos yugos de 4” x 2” de manera

vertical, a cada 30cms.

Todo esto fijado entre sí con clavos de acero inoxidable de 2 ½”. Además se

colocaron unas tenazas hechas en obra de varilla del 3 (3/8”) a cada 50cms

sujetando la cimbra colocada por dentro de la dala (sobre la losa de cimentación) y la

colocada anteriormente para colar la losa.


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3.17 Colado de la dala de cimentación

Cimbrada la dala, se procede al colado; El concreto para este caso fue realizado in

situ, por medio de una revolvedora de 1 saco, realizando las pruebas

correspondientes, el proceso de vertido en la dala se realizo de manera manual,

vertiendo el concreto obtenido en la revolvedora en cubos de 19lts. y vaciado

directamente de este a la dala; de igual manera se vibro, para asegurar no que

queden vacios (burbujas de aire).

Después se dejo fraguar por espacio de 10 días, manteniendo húmeda la

cimentación con agua, con el fin de alcanzar la resistencia requerida; Después de

fraguada la cimentación, se retira la cimbra, y se procede a rellenar con arena

arcillosa, se compacta en dos capas de aproximadamente 11.5cm, hasta alcanzar en

espesor de 23 cm. Y se le proporciona una pendiente de 1% desde el centro hasta la

orilla.

3.18 Impermeabilización

Sobre la capa compacta de relleno ubicada sobre la losa de cimentación, se aplica

una capa de asfalto de espesor uniforme de 7.00cm, con una pendiente del centro

hacia los extremos de 1% y es compactado por medio de un apisonador manual.

Como se observa en la fig. 3.28 con el fin de evitar filtración y pérdida del producto.


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Fig. 3.28 Relleno y apisonamiento del asfalto sobre la loza de cimentación.


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CONCLUSIONES

El proceso de construcción de una cimentación varía mucho, tanto por las

condiciones del suelo en el cual se trabaje, como del criterio de la compañía o el

ingeniero que se encuentre a cargo de la obra.

Las condiciones del suelo y el tipo de estructura a desplantar determinan los tipos de

exploraciones y sondeos del suelo con el fin de determinar el tipo de cimentación o

perfeccionarla, si es que ya se cuenta con antecedentes de los tipos de

cimentaciones empleados en la zona.

De acuerdo a los objetivos planteados para este proyecto, si se describieron los

objetivos mencionados al inicio; se describieron cada una de las etapas del proceso

de construcción, también se describieron y caracterizaron los tipos de estudios de

mecánica de suelos, así como también el proceso de fabricación, manejo,

almacenamiento y métodos de hincado de los pilotes. Se describieron también las

etapas de fabricación de la losa de cimentación, desde el anclaje con los pilotes

hasta su impermeabilización.


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BIBLIOGRAFIA

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mecánica de suelos. Edit. LIMUSA S.A.de C.V. México.

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__________________________________________________________________________72

Dirección general de obras y conservación de la UNAM división normatividad de

obras, subdivisión construcción, en el siguiente link.

Http://www.obras.unam.mx/normas/construc/espe_gral/estructu/cimenta/cimenta.html

Normatividad No. 3.135.01 de Pemex Exploración y Producción, emitida en 1985 por

Petróleos Mexicanos, publicada en el Diario Oficial de la Federación de fecha 20 de

mayo de 1997 y acorde con el Programa Nacional de Modernización de la

Administración Pública Federal 1995-2000.

proceso cons. cimetacion mixta contenedor cilindrico

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