Excavaciones

TIPOS DE EXCAVACIONES EXCAVACION DE ZAPATA: Es una excavación relativamente

pequeña de dimensiones similares (largo ancho y profundidad) que en general, no necesita mayores consideraciones de ingeniería, excepto que se desea hacer un gran numero de estas.

EXCAVACION DE ZANJAS: Es una excavación de ancho condicionado por los procedimientos de ejecución (mayor a 0,5 mt. y menor a 3,2 mts) y de largo superior al ancho. El destino de excavación de zanja es fundación o canalización.

EXCAVACIONES AMPLIAS: se designa como tal a aquellas excavaciones de mas de 3,2 mt. De ancho y profundidad importante, con frecuencia cubren superficies iguales o superiores a la de la edificación, y su destino comúnmente es es subterráneos, fundaciones de losas o grandes fundaciones.

POZOS: excavaciones de forma rectangular o circular para usos tales como captación de aguas, calicatas para prospección de suelo, profundidad mucho mayor que su largo.

EXCAVACIONES ABIERTAS SIN PRESENCIA DE AGUA.Según la profundidad de la excavación y la estabilidad del suelo de

una excavación abierta se puede diseñar de las siguientes formas. Taludes libre: verticales, inclinado, escalonado. Taludes protegidos, apuntalados, entibados.

La elección de dejar un talud vertical o no, libre o protegido, estará dado por varios factores, tales como:

Tipo de terreno: existen terreno lo suficiente cohesivos para que permitan alcanzar alturas de excavación relativamente profundas en donde se trabajar al interior de la excavación, ya que una causa importante de los accidentes en la construcción esta asociada a esta causa.

Costo relativo entre ambas soluciones: En general cuando no es recomendable utilizar taludes verticales, las alternativas de utilizar taludes inclinados o taludes verticales protegidos. Es decir, se debe balancear el costo de una sobreexcavación versus el costo de un trabajo de excavación con protecciones. Obviamente utilizar taludes inclinados esta sujeto a condiciones de espacio. Y en excavaciones con taludes protegido son menos operacionales, desde el punto de vista del tipo y tamaño de equipo que pueda operar dentro de la excavación, en comparación con una excavación libre.

Tiempo en que la excavación permanecerá abierta: Si la excavación debe permanecer mucho tiempo abierta es altamente recomendable proteger los taludes de la excavación, particularmente cuando alrededor de la excavación transiten vehículos de transporte o equipos que emiten vibraciones.

Asentamientos permisibles en torno de la excavación: la presencia de construcciones u obras de infraestructura cercanas a la excavación obligan a tomar todas las prevenciones para no afectar estructuras adyacentes, así como todos sus instalaciones de servicio.

Presencia de agua: Las excavaciones a cielo abierto sin presencia de agua, implican que la napa freática se encuentra bajo la superficie, lo que permite trabajar sin riesgo de infiltración, sin embargo cualquier reexcavación se encuentra expuesta a inundación por aguas lluvias

EXCAVACIONES CON TALUD LIBRE.Según la NCh349, las excavaciones con talud libre se deben efectuar,

cuando el espacio lo permita, de acuerdo al ángulo de reposo del tipo de terreno, lo que se conoce como talud natural.

NATURALEZA DEL TERRENO

ANGULO ( GRADOS)

TERRENO SECO TERRENO HUMEDO

ROCA DURA 80 - 90 80

ROCA BLANDA 55 55

TROZOS DE ROCA 45 40

TERRENO VEGETAL 45 30

MEZCLA DE ARENA Y ARCILLA 45 30

ARCILLA 40 20

GRAVILLA 35 30

ARENA FINA 30 20

Cuando se deban realizar excavaciones con profundidad mayor a 1.20 mts. Y si las condiciones del terreno y el entorno lo permiten o exigen realizar excavación con talud vertical, solo se podra efectuar si el terreno es cohesivo y se ha calculado la altura critica de excavación. Hc, que es la máxima altura que se puede conseguir sin entibación.

)3/(___

)2/_(______

3.1

mkgsuelodelnaturaldensidad

mkgsuelodemuestradecortealaresistenciqu

quHc

Esta formula solo tiene validez si cualquier sobrecarga al borde de la excavación se encuentra a una distancia “d” del borde superior de la excavación (Hs)

La altura máxima de excavación a la cual se le denomina altura de seguridad Hs se calcula dividiendo la altura critica Hc por el factor de seguridad F.S, que puede variar entre 1.1 y 2.

SF

HcHs

.

Cuan exista sobrecarga al borde de una excavación o cuando sea necesario colocar camiones , maquinaria pesada al borde de una excavación, instalación de faenas, Hc se calculara con la siguiente expresión:

qu

Hc3.1

Pero en general se recomienda el empleo de taludes libres verticales solo en aquellos terreno cohesivos o medianamente cohesivos y en excavaciones que permanecerán abiertas por corto tiempo, pues los suelos al estar en contacto con el medio externo pierden su humedad y generan perdida de cohesión.

σ

EXCAVACIONES CON TALUDES PROTEGIDOSEn algunas ocaciones no es posible dar la inclinación

necesaria a un talud y se debe excavar verticalmente. Ademas, en suelos poco cohesivos y poco estables o en aquellos suelos que puedan desprender piedras o bolones, es fundamental considerar el empleo de algún sistema de protección. Los tipos mas usuales de protección en excavaciones provisorias son:

HORMIGÓN PROYECTADO O SHOTCRETE: En general solo previene el desprendimiento de piedras

pequeñas y controla la perdida de humedad y la consiguiente falta de cohesión de los taludes.

TALUDES PROTEGIDOS-SHOTCRETE

MALLAS METALICAS:Están mas bien diseñadas para evitar el desprendimientos de

piedras y bolones y reducir los riesgos del impacto en caso de desprendimientos de bolones, las mallas no contribuyen a la estabilización del talud, solo sirve para la prevención ante desprendimientos.

EXCAVACIONES CON TALUDES PROTEGIDOS

PUNTALES:Los puntales se pueden emplear apoyándose en el otro frente

de la excavación o contra el piso de la excavación, esta solución se utiliza en suelos de mediana cohesión.


ENTIBACIONES:La forma mas común de entibaciones son las

tablaestacados, pero también se utilizan ataguias metálicas o de concreto aunque estas ultimas solo se justifican con presencia de agua.

Entibaciones de Excavaciones En edificaciones, túneles, carreteras, puertos, se requiere

excavaciones, solo provisionales durante el proceso constructivo.

En estas construcciones existen limitantes, debiéndose utilizar estructuras de sostenimiento de tierras.

Las estructuras de sostenimiento de tierras de forma provisional son llamadas entibaciones.


EXCAVACIONES CON TALUDES PROTEGIDOS - ENTIBACIONES

Entibaciones parcialesSon utilizadas en excavaciones en suelos cohesivos, donde

teóricamente pudiera construirse una excavación vertical, pero existe el problema de que aparezcan grietas de tracción en la parte superior

EXCAVACIONES CON TALUDES PROTEGIDOS - ENTIBACIONES

a) Grietas de Tracción en unaexcavación abierta.

b) Excavación con Entibación Parcial, uso de codal para evitar las grietas de tracción.

Entibaciones Totales

Cuando se necesita una entibación más completa, se pueden emplear los siguientes métodos:

1. Tablestacas verticales. 2. Tableros Horizontales. 3. Muros construidos “IN SITU”

ENTIBACIONES

ENTIBACIONES

SEGURIDAD EN EXCAVACIONESCausas de accidentesLas principales causas de accidentes en las excavaciones son las

siguientes: trabajadores atrapados y enterrados en una excavación debido

al derrumbe de los costados. trabajadores golpeados y lesionados por materiales que caen

dentro de la excavación. trabajadores que caen dentro de la excavación; medios de acceso inseguros y medios de escape insuficientes

en caso de anegamiento. vehículos llevados hasta el borde de la excavación, o muy cerca

del mismo (sobre todo en marcha atrás), que causan desprendimiento de paredes.

SEGURIDAD EN EXCAVACIONES asfixia o intoxicación causados por gases más pesados

que el aire que penetran en la excavación, por ejemplo los gases de caños de escape de motores diesel y de gasolina.

Accesos

Cuando se trabaja en una excavación, es preciso asegurarse de que existan medios seguros de ingreso y salida, como por ejemplo una escalera de mano bien sujeta. Esto adquiere particular importancia cuando hay riesgo de anegamiento, y el escape rápido es esencial.

Iluminación

El área que rodea a la excavación debe estar bien iluminada, sobre todo en los puntos de acceso y en las aberturas de las barreras.

SEGURIDAD EN EXCAVACIONES


CABLES ELECTRICOSTodos los años hay obreros que realizan excavaciones en obras en construcción y sufren quemaduras graves al tocar accidentalmente cables electrificados bajo tierra. Siempre tiene que suponer que el cable de Electricidad se encuentra está electrificado. Antes de empezar a cavar, haga averiguaciones con la empresa correspondiente

Vehículos

Deben colocarse bloques de tope adecuados y bien anclados en la superficie para impedir que los vehículos volquetes se deslicen dentro de las excavaciones, riesgo que corren en especial cuando dan marcha atrás para descargar . Los bloques deben estar a suficiente distancia de la orilla para evitar los peligros de un desprendimiento bajo el peso de los vehículos.


FUNDACIONESSe denomina fundación al conjunto de elementos

estructurales cuya misión es transmitir las cargas de la edificación al suelo. Debido a que la resistencia del suelo es, generalmente, menor que los pilares o muros que soportará, el área de contacto entre el suelo y la cimentación será proporcionalmente más grande que los elementos soportados.

IMPORTANCIA DE CIMENTACIÓNLa cimentación es importante por que es el grupo de

elementos que soportan a la superestructura; para lo cual se utiliza la llamada zapata de fundación, esta divide las cargas de la edificación en partes iguales de manera que ninguna exceda a la otra, esto solamente no se da cuando se trata de un terreno de piedra.

TIPOS DE CIMENTACIÓN La elección del tipo de cimentación depende especialmente de

las características mecánicas del terreno, como su cohesión, su ángulo de roce interno, posición del nivel freático y también de la magnitud de las cargas existentes. A partir de todos esos datos se calcula la capacidad soporte, que junto con la homogeneidad del terreno aconsejan usar un tipo u otro diferente de cimentación. 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 soporte o la homogeneidad del mismo no es posible usar cimentación superficial se evalúan otros tipos de cimentaciones.

Cimentaciones superficialesSon aquellas que se apoyan en las capas superficiales o poco

profundas del suelo, por tener éste suficiente capacidad de soporte o por tratarse de construcciones de importancia secundaria y relativamente livianas.

En estructuras importantes, tales como puentes, las cimentaciones, incluso las superficiales, se apoyan a suficiente profundidad como para garantizar que no se produzcan deterioros. Las cimentaciones superficiales se clasifican en:

Cimentaciones ciclópeas. Zapatas.

Zapatas aisladas. Zapatas corridas. Zapatas combinadas

Cimentaciones ciclópeasEn terrenos cohesivos donde la zanja pueda hacerse con

parámetros verticales y sin desprendimientos de tierra, el cimiento de concreto ciclópeo (hormigón) es sencillo y económico. El procedimiento para su construcción consiste en ir vaciando dentro de la zanja piedras de diferentes tamaños al tiempo que se vierte la mezcla de concreto en proporción 1:3:5, procurando mezclar perfectamente el concreto con las piedras, de tal forma que se evite la continuidad en sus juntas.

Cimentaciones ciclópeasEl hormigón ciclópeo se realiza añadiendo piedras más o

menos grandes a medida que se va hormigonando para economizar material. Utilizando este sistema, se puede emplear piedra más pequeña que en los cimientos de mampostería hormigonada. La técnica del hormigón ciclópeo consiste en lanzar las piedras desde el punto más alto de la zanja sobre el hormigón en masa, que se depositará en el cimiento. Precauciones:

Tratar que las piedras no estén en contacto con la pared de la zanja.

Que las piedras no queden amontonadas. Alternar en capas el hormigón y las piedras. Cada piedra debe quedar totalmente envuelta por el

hormigón.

Zapatas aisladas

Las zapatas aisladas son un tipo de cimentación superficial que sirve de base de elementos estructurales puntuales como son los pilares; de modo que esta zapata amplía la superficie de apoyo hasta lograr que el suelo soporte sin problemas la carga que le transmite. El término zapata aislada se debe a que se usa para asentar un único pilar, de ahí el nombre de aislada.

La profundidad del plano de apoyo se fija basándose en el informe geotécnico. Es conveniente llegar a una profundidad mínima por debajo de la cota superficial de 50 u 80 cm. Conviene utilizar hormigón de consistencia plástica, con áridos de tamaño alrededor de 40 mm. En la ejecución, y antes de echar el hormigón, disponer en el fondo una capa de hormigón pobre de aproximadamente 5 cm de espesor (emplantillado), antes de colocar las armaduras.

Zapatas aisladas

Zapatas aisladas

Zapatas corridas Las zapatas corridas se emplean para cimentar muros

portantes, o hileras de pilares. Estructuralmente funcionan como viga que recibe cargas lineales o puntuales separadas, en general a través de un muro. Son cimentaciones de gran longitud en comparación con su sección transversal. Las Zapatas Corridas se aplican normalmente a muros. Pueden tener sección rectangular, escalonada o estrechada cónicamente. Sus dimensiones están en relación con la carga que han de soportar, la resistencia a la compresión del material y la presión admisible sobre el terreno.

Zapatas corridas

Por practicidad se adopta una altura mínima para los cimientos de hormigón de 60 cms aproximadamente. Si las alturas son mayores se les da una forma escalonada teniendo en cuenta el ángulo de reparto de las presiones.

En el caso de que la tierra tendiese a desmoronarse o el cimiento deba escalonarse, se utilizarán encofrados.

Si los trabajos de cimentación debieran interrumpirse, se recomienda cortar en escalones la junta vertical para lograr una correcta unión con el tramo siguiente. Asimismo colocar unos hierros de armadura reforzará esta unión.

Zapatas corridas

Losas de fundaciónLa solución adecuada, desde el punto de vista económico,

para una cimentación superficial, cuando la superficie necesaria de zapatas supere el 50 % de la superficie en planta. (mayor facilidad de ejecución, menos encofrados, excavación menos dificultosa, etc.). Se emplean cuando las cargas transmitidas al terreno con respecto a la planta a cimentar son elevadas (grandes silos, depósitos elevados, etc.), cuando la resistencia del terreno es baja, cuando las estructuras son poco deformables con objeto de disminuir los asientos diferenciales en terrenos poco homogéneos, etc.

Losas de fundación

Se basan en el esfuerzo cortante entre el terreno y la cimentación para soportar las cargas aplicadas, o más exactamente en la fricción vertical entre la cimentación y el terreno. Por eso deben ser más profundas, para poder proveer sobre una gran área sobre la que distribuir un esfuerzo suficientemente grande para soportar la carga. Algunos métodos utilizados en cimentaciones profundas son:

Cimentaciones profundas

Cimentaciones profundas Pilotes: son elementos de cimentación esbeltos que se

hincan (pilotes de desplazamiento prefabricados) o construyen en una cavidad previamente abierta en el terreno (pilotes de extracción ejecutados in situ). Antiguamente eran de madera, hasta que en los años 1940 comenzó a emplearse el hormigón.

Cimentaciones profundas

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