TALLER CONTROLADO Nº1

EXCAVACIONES

Alumno : Claudio LAGOS Q.Profesor : Percy ALARCÓN H.Fecha : 18 de Abril del 2011

INACAP IQUIQUEUrbanismo y ConstrucciónEDIFICACION EN ALTURA E INDUSTRIAL

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INTRODUCCION :

 EXCAVACIONES. Clasificación de las Excavaciones Estructurales. Si para la obra existen estudios de suelos o geológicos suficientes, al momento de iniciar una excavación habrá una clasificación previa de la Interventoría y el Contratista sobre la clase de material que se extraerá. Si en la ejecución de una excavación el Contratista o la Interventoría considera que hay un cambio en la clasificación anterior.

Conjuntamente Interventor y Contratista verificarán y reclasificarán y se medirá el material ya excavado dejando los puntos de referencias fácilmente determinables para medir el volumen con la nueva clasificación. Para efectos del pago, las excavaciones se clasificarán atendiendo al siguiente orden, definiciones y denominaciones:

Por Tipo de Material Excavado. Excavación en Roca. Se define como roca para el pago de excavaciones, aquel material cuyo tamaño exceda de 50 cm. y la dureza y textura sean tales que no puede excavarse por métodos diferentes de voladuras o por trabajo manual por medio de fracturas y cuñas posteriores cuando sea necesario, según las condiciones del lugar o las características de la roca. La excavación en roca no tendrá sub-clasificación, es decir a cualquier profundidad y no se distinguirá roca húmeda o seca.

Excavación Común en Tierra, Conglomerado y Roca Descompuesta. Es aquel material que no se asimila a la clasificación de roca ya definida y que pueden extraerse por los métodos manuales normales o mecánicos utilizando las herramientas y equipos de uso frecuente para esta clase de labor: barras, picas, palas, retroexcavadoras. Entre estos materiales están: arcilla, limo, arena, cascajo y piedras con tamaño inferior a 50 cm. (20"), sin tener en cuenta el grado de compactación o dureza y considerados en forma conjunta o independiente.

Por Grado de Humedad. Excavación Húmeda. Es aquella que se ejecuta por debajo del nivel freático existente en el momento de hacer la excavación y que exige el uso continuo de equipo de bombeo para extracción. No se considera como excavación húmeda, la debida a lluvias, infiltraciones, fugas de acueducto, aguas procedentes de alcantarillados existentes, aguas perdidas o de corrientes superficiales que puedan ser corregidas o desviadas sin necesidad de bombeo. Excavación Seca. Se considera como seca toda excavación que no se asimile a la definición dada para la clasificación "excavación-húmeda

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Por Profundidad. Excavación Hasta 2.00 m de Profundidad. Es aquélla que se hace a una profundidad menor de 2.00 m medidos desde la superficie original del terreno excavado. Excavación a Más de 2.00 m de Profundidad. Es la que se ejecuta a mayor profundidad que la anterior. Excavaciones Especiales. Son aquellas que por su profundidad y otras características requieren de procedimientos, herramientas y equipos especiales como caisons, cargadores de bandeja, tirfors, y similares

PROBLEMAS A SOLUCIONAR

SE DEBEN REALIZAR DOS OBRAS EN ALTURA EN DISTINTOS TIPOS DE SUELO DE FUNDACIÓN, PARA LOS CUALES SE DEBEN REALIZAR LAS EXCAVACIONES PARA EMPLAZAR DOS SUBTERRÁNEOS.OBRA N°1.

ARENA NATURAL SIN COMPACTACIÓN.NIVEL DE EXCAVACIÓN 7 mts. BAJO LA COTA DE CALZADA.OCUPACIÓN DE TERRENO A CONSTRUIR BAJO SUELO NATURAL: 100%.DESLINDES:

NORTE: EDIFICACIÓN EN ALTURA.SUR: EDIFICACIÓN EN ALTURA.ORIENTE: AVENIDA, VEREDA 3 mts.PONIENTE: AVENIDA, VEREDA 3 mts.

NAPA FREÁTICA: 5 mts. BAJO LA COTA DE CALZADA.

OBRA N°2.ROCA A 3 METROS DE PROFUNDIDAD.NIVEL DE EXCAVACIÓN 7 mts. BAJO LA COTA DE CALZADA.OCUPACIÓN DE TERRENO A CONSTRUIR BAJO SUELO NATURAL: 100%.DESLINDES:

NORTE: EDIFICACIÓN EN ALTURA.SUR: EDIFICACIÓN EN ALTURA.ORIENTE: AVENIDA, VEREDA 3 mts.PONIENTE: AVENIDA, VEREDA 3 mts.

NAPA FREÁTICA: 5 mts. BAJO LA COTA DE CALZADA.

SE SOLICITA INDICAR PASO A PASO LOS PROCESOS ADMINISTRATIVOS Y CONSTRUCTIVOS NECESARIOS PARA REALIZAR LA EXCAVACIÓN.DETALLANDO CADA PROCESO. POR EJEMPLO: LOS SISTEMAS DE EXCAVACIÓN, EXTRACCIÓN DE MATERIAL, DEPRESIÓN DE NAPA FREÁTICA, ENTIBACIÓN, ETC. CADA UNO DE LOS PASOS ADMINISTRATIVOS Y CONSTRUCTIVOS SEBEN SER RESPALDADOS POR BIBLIOGRAFÍA, ILUSTRACIONES, NORMAS, ORDENANZA, ETC.

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OBRA Nº 1

Generalidades:

Para poder hacer efectivo cualquier tipo obra, hay procedimientos pre-establecidos necesarios. Entre los cuales podemos encontrar los procesos administrativos y constructivos.

Las “Excavaciones de una obra en arena natural sin compactación”, no quedan ajenas, mas aun cuando los trabajos que dan lugar a la obra se inter-relacionan con varias partidas, desde la extracción del material hasta la entrega y recepción de la misma.

Información:

Tipo de suelo : Arena Natural sin Compactación.Nivel a excavar : 7 mts. Bajo cota de calzada.% ocupación Bajo terreno : 100%

PROCESOS ADMINISTRATIVOS

Solicitar todos los permisos pertinentes para el comienzo de las obras, en la dirección de obras municipales y que cumplen con las disposiciones contenidas en el instrumento de planificación territorial que corresponda, con la Ley General de Urbanismo y Construcciones y con la O.G.U.C, previo pago de los derechos que procedan.

Permiso provisorio para uso de terreno público en 1.8 mts. En las avenidas colindantes oriente y poniente, dejando una vereda transitable de 1.2 mts. Para el paso de peatones y el cierre provisorio con el previo pago de los derechos correspondientes.

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Deben hacerse averiguaciones con las autoridades que correspondan y con el dueño de la propiedad acerca de la existencia de planos de cañerías de gas y agua corriente, alcantarillado y cables telefónicos, y luego utilizar métodos de trabajo similares para el proyecto.

Consideraciones en el lugar de la obra tales como:

Tránsito,proximidad y condiciones físicas de las estructuras cercanas, suelo, agua de superficie y de suelo,

Localización del nivel freático, Condiciones del tiempo climático.

Mano de Obra:

Potencial humano.

- Jefe de obra- Operadores de maquinarias

- Conductores

- jornales

Accesos

En excavaciones, es preciso asegurar medios de ingreso y salida. Esto reviste particular importancia cuando hay riesgo de anegamiento, Derrumbes y atrapamientos de paredes laterales o de material retirado al socavar los cimientos.

Seguridad

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- Se deberán minimizar todos los riesgos posibles, inherentes al proceso a realizar, tales como:

o Caídas de personas desde pasarelas o escalas .o Golpes por caídas de herramientas y otros elementos dentro de las

excavaciones.o Caídas de trabajadores.o Contacto eléctrico con redes subterráneas.o Intoxicación por acumulación de gases al interior de la excavación.o Caída de elementos fijos. y el escape rápido es esencial.

Revisiones

- Revisar diariamente el perímetro superior de la excavación para detectar la presencia de grietas.

- Revisar permanentemente las paredes de la excavación para detectar la presencia de materiales sueltos.

- Se debe provocar la caída del material sobrante del talud.

- Los trabajadores deben encontrarse a una distancia mínima de 2m entre ellos.

- Se deben abandonar los trabajos en caso de lluvia o sismo fuerte.

- No retirar entibaciones o partes de éstas sin considerar sus efectos.

- Las excavaciones serán inspeccionadas por una persona idónea antes de que comience el trabajo en ellas.

-

PROCESOS CONSTRUCTIVOS

Previo:

Despejar y limpiar el terreno. Identificar desvíos de posibles servicios afectados. Planificación y ejecución de accesos, botaderos y zonas de acopio.

Replanteo:

Materializar las estaciones de los ejes del proyecto, mediante estacas, con indicación en cada estaca de la estación y cota a excavar.

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Obtener la documentación topográfica del terreno. Perfiles transversales. Materialización mediante estacas cada 20 m., de los arranques de talud; con

indicación en cada estaca de estación, cota a excavar e inclinación de los taludes.

Controles de Construcción:

En el caso que en que se afecten servicios, deben ser desviados antes de comenzar con la excavación.

Realizar el replanteo de eje y taludes. Se hará mediante estacas ubicadas cada 20 m., en las que figurará la cota a bajar desde la cabeza de la misma.

Toma de los perfiles transversales. Se toman cada 20 m. En la excavación se irán comprobando drenajes y taludes desde su inicio. Comprobación geométrica de la explanada y comprobación mecánica a través de

densidades ´in situ´. Controles a través de ensayos de acuerdo a la normativa en vigencia.

Tipo de talud:

El tipo de talud por las condiciones del proyecto, busca ocupar el 100% bajo terreno para el subterráneo, se debe emplear una excavación con talud libre vertical.

Con las tablas empíricas, podemos conocer el ángulo de fricción interna del tipo de terreno que será intervenido, arena sin compactación, y nos da un ángulo de 45º y 35º para terreno seco y húmedo respectivamente.

El ángulo de fricción interna del tipo de suelo no es suficiente para poder realizar una excavación con talud libre, por lo que se tendrá que determinar un sistema de talud protegido para poder optimizar las condiciones del terreno para fundar el proyecto.

Excavación:

Mecánicas.

- La excavación de grandes dimensiones y de gran profundidad (7 mts), el procedimiento más rápido, sin duda alguna, es hacerla con máquinas. Las máquinas más usuales para este tipo de trabajos en construcción urbana son las excavadoras de tipo de pala mecánica. Estas máquinas generalmente están accionadas por motores de gasolina o diesel, y su herramienta de ataque es un cucharón de acero con fondo movible y provisto de dientes. Este cucharón, en el caso de las excavadoras de pala mecánica, está colocado al extremo de un brazo rígido que se mueve por medio de cables sobre una pluma fija a la caseta del motor.

Extracción de Material:

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- El movimiento de material excavado se realiza por medio de camiones ya que es comun usarse en terrenos blandos y aún en terrenos arenosos o conglomerados de poca resistencia.

ENTIBACIONES:

Cuando no se tiene altura crítica de excavación, se deben efectuar refuerzos a las paredes del terreno, para obtener una mayor resistencia, este procedimiento se llama entibación, el cual puede realizarse con diferentes materiales:

Madera, Metálicas, Shotcret armado, Pila de socalzado, Pilotaje

SATURACIÓN Y CONTROL DE TALUD HIDRÁULICO

Para los deslindes ORIENTE Y PONIENTE, se procederá a utilizar talud libre por lo menos de 80º y controlarlo mediante saturación hidráulica periódica, para mantenerlo completamente estable.

DEPRESION DE NAPA FREATICA 3 mts bajo cota calzada

Bajo las superficies de la tierra existen napas de agua, las que según las distintas regiones pueden estar muy cerca de la superficie e incluso variar de altura según la época del año o las circunstancias climáticas.

Cuando las obras invadan terreno debajo de la superficie, ya no se tratará de frenar una simple acción capilar, sino directamente una presión hidráulica, la cual se incrementa

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conforme a la profundad, alcanzando valores tan importantes, que requerirán de estructuras especiales para su soporte.

El método de depresión previa de la napa es aplicable a terrenos permeables que permiten la circulación del agua, como arenas y gravas, a condición de que la velocidad del agua sea suficientemente pequeña para no socavar el terreno por arrastre de elementos finos.

OBRA Nº 2

Generalidades:

Los procesos administrativos y constructivos para las “Excavaciones de una obra con presencia y excavación de roca en 4 mts Aprox”. Se dan lugar bajo la rasante para lo cual trae como procesos o partidas en obra, el transporte a botadero o al lugar de empleo de los productos resultantes (empréstito) de estas operaciones; la nivelación de la plataforma y el perfil de los taludes.

INFORMACIÓN:

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Tipo de suelo : Roca a 3 mts de Profundidad.Nivel a excavar : 7 mts. Bajo cota de calzada.Ocupación Bajo terreno : 100%

PROCESOS ADMINISTRATIVOS

Se deben solicitar todos los permisos para dar comienzo a las obras, en la dirección de obras municipales y que cumplan con las disposiciones contenidas en el instrumento de planificación territorial vigente, en conformidad a lo establecido en la Ley General de Urbanismo y Construcciones y con la O.G.U.C, previo pago de los derechos que procedan.

Se deben tener los permisos de uso de explosivos para la fracturación de roca para su posterior excavación.

Consideraciones en el lugar de la obra tales como:

Tránsito,proximidad y condiciones físicas de las estructuras cercanas, suelo, agua de superficie y de suelo,

Localización del nivel freático Condiciones del tiempo climático

Mano de Obra:

Potencial humano.

- Jefe de obra- Experto en explosivos (Certificación vigente por el ejercito de chile)

- Operadores de maquinarias

- Conductores y jornales

Accesos

Cuando se trabaja en una excavación, es preciso asegurar la existencia de medios seguros para el ingreso y salida, de tal manera que este sea lo más expedito posible.

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Seguridad- Se contara con la presencia de un experto en seguridad para prevenir los

riesgos de accidentes con el uso de tronaduras de los explosivos.

- Se removerán o se minimizaran todos los obstáculos de la superficie en el sitio del trabajo que puedan crear riesgo.

- Se les proveerá a los trabajadores de chalecos de advertencia u otras prendas reflectoras o de alta visibilidad que les indiquen cuándo están expuestos al tránsito vehicular.

- Se proveerá de elementos de protección personal (EPP) para su apropiado uso

- Los operadores de maquinaria, operarán sólo si han sido adiestrados apropiadamente en su uso y alertados de sus riesgos potenciales.

- 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.

- Se seguirán prácticas de trabajo seguras.

Revisión

Las excavaciones serán inspeccionadas por una persona idónea tanto en la parte estructural del terreno como en la del uso de explosivos, antes de que comience el trabajo en ellas, y por lo menos una vez por día luego de iniciadas las tareas. Una persona idónea las revisara a fondo una vez por semana, y se llevara un registro de esas inspecciones.

PROCESOS CONSTRUCTIVOS

Tareas Previas:

Despeje y limpieza del terreno. Identificar posibles desvíos, para comunicar a los servicios afectados. Planificar y ejecutar las tareas correspondientes al control de accesos, botaderos y

zonas de acopio.

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Replanteo:

Materializar las estaciones de los ejes del proyecto mediante estacas, con indicación en cada estaca de la estación y cota a excavar.

Obtener la documentación topográfica del terreno. Perfiles transversales. Materializar mediante estacas cada 20 m., los arranques de talud; con indicación en

cada estaca de estación, cota a excavar e inclinación de los taludes.

Según proyecto, la cota de excavación está a 7 mts. Bajo el nivel de la calzada y los 3 mts nos encontramos con roca, por consiguiente 4 mts de dicha excavación será con presencia Rocosa.

Controles de Construcción:

Realizar el replanteo de eje y taludes. Se hará mediante estacas ubicadas cada 20 m., en las que figurará la cota a bajar desde la cabeza de la misma.

Toma de los perfiles transversales. Se toman cada 20 m. En la excavación se irán comprobando drenajes y taludes desde su inicio. Comprobación geométrica de la explanada y comprobación mecánica a través de

densidades ´in situ´.

Excavaciones

Tipo de talud: Por las condiciones del proyecto, que busca ocupar el 100% de ocupación bajo terreno para el subterráneo, se debe emplear una excavación con talud libre vertical.

Según tablas empíricas, podemos conocer el ángulo de fricción interna del tipo de terreno que será intervenido, Roca dura, nos da un ángulo de 80º para terreno seco y húmedo.

Por lo mencionado anteriormente, el ángulo de fricción interna del tipo de suelo es suficiente para poder realizar una excavación con talud libre, por lo que NO se tendrá que determinar un sistema de talud protegido para poder optimizar las condiciones del terreno para fundar el proyecto.

Generalidades

Se define como roca, aquel material cuyo tamaño exceda de 50 cm. y la dureza y textura sean tales que solo puede excavarse por métodos que incluyen voladuras o trabajo manual por medio de fracturas y cuñas, según las condiciones del lugar o las características de la roca.

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Sistema de Excavación:

Mecánicas. Por ser la excavación de grandes dimensiones y de gran profundidad (7 mts), el procedimiento más económico, sin duda alguna, para los primeros 3 metros de excavación es hacerla con máquinas. Las máquinas más usuales para este tipo de trabajos en construcción urbana son martillos neumáticos, martillos hidráulicos montados en excavadora. Estas máquinas generalmente están accionadas por motores de gasolina o diesel.

Especiales. El sistema predominante para la excavación en roca por los siguientes 4 metros de excavación es la perforación de taladros que se llenan de explosivo para producir voladuras. Una vez arrancada la roca ésta se carga con un cargador frontal adecuado sobre un equipo de transporte que la lleva hasta una planta de tratamiento o a botaderos autorizados, previo pago de derechos.

Extracción de Material:

El acarreo del material excavado se realiza por medio de camiones de grandes capacidades 12 m3 aprox. y es propio para usarse en terrenos blandos y rocosos.

ENTIBACIONES:

Por el tipo de terreno que tenemos presente, no es necesario entibar el terreno debido a que nos encontramos con roca y es perfectamente estable al tener taludes libres verticales. Pero los tres primeros metros de excavación no es

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material rocoso, por lo que en los deslindes vecinos se tendrán que construir socalzados para proteger estructuras de los edificios vecinos y no producir socavamiento ni alteraciones en su estructuras.

Se empleara el sistema de socalzados para proteger estructuras vecinas, mediante el uso de pilas ancladas a los deslindes.

Corresponde a uno de los métodos más utilizados para entibación y socalzado en el país. Consiste en la construcción desde la superficie de pilares de hormigón, ya sea manualmente o en forma mecanizada (pilotes pre excavados), los cuales se emplazan separados entre 2,00 y 3,50 m entre ejes. Una vez construida la totalidad de las pilas se realiza la excavación vertical, gracias al efecto arco del suelo generado entre los elementos. Las pilas o pilotes de hormigón podrán ser apuntalados y/o anclados con anclajes pasivos y/o activos de acuerdo al diseño y altura de excavación.

DEPRESION DE NAPA FREATICA 3 mts bajo cota calzada:

SISTEMA SIN DEPRESION PREVIA DE LA NAPA:

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Este sistema consiste en realizar el agotamiento de la napa acuífera, mediante sumideros, o posos abiertos, que consiste en conducir el agua de filtración hacia sumideros o pozos poco profundos ejecutados dentro de la excavación. Desde donde se bombea a canales exteriores.

CONCLUSIONES .

Cada uno de los tipos de excavación (Profundas, Poco Profundas o según el tipo de suelo) tiene un método de ejecución extracción y de apuntalamiento, por

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esta razón se considera que un buen método es aquel que reduce al máximo las deformaciones y protege lo mejor posible las construcciones y estructuras vecinas a la excavación e inclusive el interior de la misma excavación.

BIBLIOGRAFIAS.

Tratados de construcción(Schimitt, Heinrich)

Procesos y técnicas de la construcción (Hernán de Solminihac, Calos Themoux)

Construcciones seguras ( Mutual de Seguridad) Nch. 349 “ Excavaciones” (INN) Ordenanza General de Urbanismo y Construcciones (MINVU) Ordenanza Municipal (I.M.I) Web de Internet

- www.construaprende.com- www.ibermutuamur.es/Excavaciones.- www.ingenierosciviles.cl- www.google.cl