Procedimientos de Construcción de Cimentaciones y Estructuras de Contención

 

Víctor Yepes Piqueras

2

 

Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención 

Víctor Yepes Piqueras 

EDITORIAL DE VALÈNCIA UNIVERSITAT POLITÈCNICA

 

Colección Manual de Referencia

Los contenidos de esta publicación han sido revisados mediante el sistema doble ciego, siguiendo el procedimiento que se recoge en: http://www.upv.es/entidades/AEUPV/info/ http://www.upv.es/ent idades/AEUPV/info/891747nor 891747normalc.html malc.html

Para referenciar esta publicación utilice la siguiente cita: YEPES PIQUERAS, V. (2016) Procedimientos de construcción de cimentac cimentaciones iones y estructuras de contención. Valencia: Universitat Politècnica de València

Primera edición, 2016 (versión impresa) Primera edición, 2016 (versión electrónica)

© Víctor Yepes Piqueras © de la presente edición: Editorial Universitat Politècnica de València distribución: Telf.: 963 877 012 / www.lalibreria.upv.es / Ref.:6285_01_01_01

ISBN: 978-84-9048-457-9 (versión impresa) ISBN: 978-84-9048-458-6 (versión electrónica)

La Editorial UPV autoriza la reproducción, traducción y difusión parcial de la presente publicación con fines científicos, educativos y de investigación que no sean comerciales ni de lucro, siempre que se identifique y se reconozca debidamente a la Editorial UPV, la publicación y los autores. La autorización para reproducir, difundir o traducir el presente estudio, o compilar o crear obras derivadas del mismo en cualquier forma, con fines comerciales/lucrativos o sin ánimo de lucro, deberá solicitarse por escrito al correo edició[email protected].

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención

Agradecimientos

Un manual de construcción resulta incompleto e incluso incomprensible sin una buena documentación gráfica capaz de apoyar el texto explicativo. Este libro no hubiera sido posible sin la colaboración y experiencia de muchos de los profesores que forman parte de la unidad docente de la asignatura de “Procedimientos de Construcción” de la Universitat Politècnica de València. Asimismo, me gustaría agradecer de forma expresa a Esther Valiente y a Ignacio Serrano la cesión del uso de sus fotografías para este libro. A este respecto quisiera recomendar tanto el libro de Esther “Manual del Ingeniero de edificación: guía visual de ejecución de obras (2010) (2010)”” como el blog de geotecnia de Ignacio, www.desdeelmurete.com. También agradezco el permiso que he recibido para el uso de algunas imágenes de armado de cimentaciones a la empresa CYPE, de su biblioteca de detalles constructivos, así como las imágenes de empresas dedicadas a la maquinaria y a la construcción. Una parte del material gráfico se ha referenciado también por su enlace en internet para su acceso por parte de aquellas personas interesadas. El resto de las imágenes, aquellas sin referenciar, se corresponden con el fondo documental del Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería Civil.

III 3

 

Víctor Yepes Piqueras

4

 

 

Procedimientos Procedimien tos de construcción de cimientos y estructuras de contención

Índice Contenido 1

2

Concepto y clasificación de las cimentaciones.................................... cimentaciones...................................................................... .................................. 9 1.1

Concepto ............................................................................................ ....................................................................................................................... ........................... 9

1.2

Clasificación........................................................................................ ................................................................................................................. ......................... 10

1.3

Criterios de elección del tipo de cimentación............................................... ............................................................. .............. 12

Cimentaciones superficiales......................................... .......................................................................................... ....................................................... ...... 13 2.1

3

Zapatas ......................................................................................... ........................................................................................................................ ............................... 14

2.1.1

Zapata aislada.................................................................................................. ...................................................................................................... .... 14

2.1.2

Zapata combinada .......................................... ........................................................................................... ..................................................... .... 21

2.1.3

Zapata continua bajo pilares ............................................................................... ............................................................................... 23

2.1.4

Zapata continua bajo muro ................................................................................. ................................................................................. 24

2.1.5

Zapata arriostrada o atada .................................................................................. .................................................................................. 25

2.2

Emparrillados de cimentación........................................... ..................................................................................... .......................................... 28

2.3

Losas de cimentación .................................................................................................. .................................................................................................. 29

Cimentaciones Cimentaciones profundas ........................................................................................... ................................................................................................... ........ 31 3.1

Cimentación por pozos................................................................................................ ................................................................................................ 31

3.2

Cimentación por cajones............................................................................................. ............................................................................................. 33

3.2.1

Cimentación por cajones abiertos o cajones indios ............................................ 33

3.2.2

Cimentaciones Cimentaciones por cajones neumáticos ............................................................. ............................................................. 34

3.2.3 Cimentaciones Cimentaciones sobre cajones flotantes ................................................. .............................................................. ............. 37 3.3 Cimentación por pilotes .............................................................................................. .............................................................................................. 39

4

3.3.1

Conceptos fundamentales fundamentales y clasificaciones........................................................ ........................................................ 39

3.3.2

Pilotes de desplazamiento .................................................................................. .................................................................................. 41

3.3.3

Pilotes perforados hormigonados “in situ” ......................................................... ........................................................ 66

3.3.4

Pilotes inyectados............................................................ inyectados................................................................................................ .................................... 84

3.3.5

Micropilotes .............................................................................................. ........................................................................................................ .......... 85

Estructuras de contención de tierras ............................................... .................................................................................. ................................... 89 4.1

Muros ............................................................................................... .......................................................................................................................... ........................... 89

4.1.1

Muros de gravedad ............................................................................................. ............................................................................................. 91

4.1.2

Muros estructurales ........................................... ............................................................................................ ................................................. 97

V 5

 

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimie  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención

4.1.3 5

Pantallas de hormigón ................................................................................................ ...................................................................................................... ...... 107 5.1

Tipología de pantallas ............................................................................................... ............................................................................................... 108

5.2

Muros pantalla continuos ........................................... ......................................................................................... .............................................. 109

5.2.1

Construcción de los muros guía ........................................................................ ........................................................................ 110

5.2.2

Excavación del panel ......................................................................................... ......................................................................................... 111

5.2.3

Relleno con bentonita ....................................................................................... ....................................................................................... 115

5.2.4

Colocación Colocación de los moldes de junta .................................................................... .................................................................... 117

5.2.5

Colocación Colocación de las armaduras........................................................................... armaduras............................................................................. .. 118

5.2.6

Hormigonado................................... Hormigonado.................................................................................... .................................................................. ................. 119

5.2.7

Extracción de los encofrados de junta .............................................. .............................................................. ................ 121

5.2.8

Construcción de la viga de coronación...................................................... coronación.............................................................. ........ 121

5.3 6

Muros pantallas discontinuos ........................................... ................................................................................... ........................................ 122

Anclajes ............................................. .............................................................................................. ................................................................................ ............................... 127 6.1

Clasificaciones de los anclajes ................................................................................... ................................................................................... 128

6.2

Zonas de un anclaje ............................................................................................... ................................................................................................... .... 129

6.3

Ejecución de un anclaje ................................................ ............................................................................................. ............................................. 130

7

Entibaciones ......................................................................................... ...................................................................................................................... ............................. 133 7.1

Con madera ........................................................................................... ............................................................................................................... .................... 134

7.2

Muro berlinés ......................................................................................... ............................................................................................................ ................... 136

7.3

Entibación de zanjas mediante paneles metálicos .......................................... ................................................... ......... 138

8

7.3.1

Entibación ligera con paneles de aluminio........................................................ ........................................................ 138

7.3.2

Sistema de entibación mediante paneles con guías deslizantes ...................... 139

7.3.3

Sistemas de entibación con cajones de blindaje o escudos.............................. 141

Tablestacas ............................................................................................... ........................................................................................................................ ......................... 143 8.1

Tipología ............................................ ............................................................................................ ........................................................................ ........................ 144

8.1.1

De madera ........................................................................................... ......................................................................................................... .............. 145

8.1.2

De hormigón............................................... ................................................................................................ ....................................................... ...... 146

8.1.3

Metálicas ............................................................................................ ........................................................................................................... ............... 146

8.2

9

Muros mixtos............................................................. mixtos..................................................................................................... ........................................ 103

Métodos de instalación............................................................................................. ............................................................................................. 148

8.2.1

Tablestacas autoportantes.......................................... ................................................................................ ...................................... 148

8.2.2

Tablestacas arriostradas con anclajes al terreno .............................................. .............................................. 149

8.2.3

Tablestacas arriostradas con puntales .............................................................. .............................................................. 150

8.2.4

Tablestacas arriostradas con tirantes ............................................ ............................................................... ................... 151

Procedimientos Procedimientos de hinca de pilotes y tablestacas ............................................................ ............................................................ 155 9.1 Hinca por percusión o impacto ................................................................................. ................................................................................. 155

6VI

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras  Índicede de contención contenidos 9.1.1

Mazas de caída libre .......................................... .......................................................................................... ................................................ 156

9.1.2

Martillos neumáticos.......................................... ......................................................................................... ............................................... 158

9.1.3

Martillos hidráulicos ............................................ .......................................................................................... .............................................. 159

9.1.4

Martillos diésel ............................................. .............................................................................................. ..................................................... .... 160

9.2

Vibrohincadores ............................................................................................ ........................................................................................................ ............ 161

9.3

Hinca por presión ......................................... .......................................................................................... ............................................................. ............ 163

9.4

Especiales y mixtos ................................................................................................. .................................................................................................... ... 164

9.4.1

Hinca por inyección de agua ............................................................................. ............................................................................. 164

9.4.2

Prebarrenado .......................................................................................... .................................................................................................... .......... 165

10

CUESTIONES DE AUTOEVALUACIÓN ........................................... ............................................................................. .................................. 167

10.1

Planteamiento de las cuestiones ............................................ .............................................................................. .................................. 167

10.2

Respuestas seleccionadas ............................................... ......................................................................................... .......................................... 187

10.3

Vocabulario básico .......................................... ........................................................................................... .......................................................... ......... 200

11

BIBLIOGRAFÍA ............................................... .............................................................................................. ................................................................. .................. 201

VII 7

 

Víctor Yepes Piqueras

8

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención

1  Concepto y clasificación de las cimentaciones 1.1 

Concepto

La cimentación es aquella parte de la estructura, generalmente enterrada, que transmite al terreno su propio peso y las cargas recibidas, de modo que la estructura que soporta sea estable, la presión transmitida sea menor a la admisible y los asientos se encuentren limitados (Figura 1). La cimentación debe resistir las cargas y sujetar la estructura frente a acciones horizontales como el viento y el sismo, conservando su integridad. La interacción entre el suelo y la estructura depende de la naturaleza del propio suelo, de la forma y del tamaño de la cimentación y de la flexibilidad de la estructura.

Figura 1. Cargas sobre una cimentación superficial

Las cimentaciones se diseñan para no alcanzar los estados límites últimos o de servicio. Los primeros llevan a la situación de ruina (estabilidad global, hundimiento, deslizamiento, vuelco o rotura del elemento estructural), mientras que los segundos limitan su capacidad funcional, estética, etc. (por ejemplo, movimientos excesivos). Se denomina capacidad portante a la máxima presión que transmite una cimentación sin alcanzar el estado último, mientras la presión admisible es aquella que no se alcanza en ningún estado límite, ya sea último o de servicio, presentando un coeficiente de seguridad respecto a la capacidad portante. Llamaremos firme al plano horizontal del estrato del terreno sobre el que se apoye la cimentación. Otros problemas a considerar son la estabilidad de la excavación, los problemas de los ataques químicos al hormigón, la posibilidad de heladas, el crecimiento de vegetación que deteriore la cimentación, los agrietamientos y levantamientos asociados a las arcillas expansivas, la disolución cárstica, la socavación, los movimientos del nivel freático, los daños producidos a construcciones existentes (Figura 2) o futuras, las vibraciones de maquinaria o los efectos sísmicos sobre el terreno, especialmente cuando existe posibilidad de licuefacción. Los procedimientos constructivos influyen notablemente en el comportamiento de una cimentación. Hay que tener en cuenta que la construcción de la cimentación altera el terreno circundante, lo cual puede modificar algunas de las hipótesis de cálculo. A modo de ejemplo,

9 9

   

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimie  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención los pilotes perforados descomprimen el terreno influyendo en la resistencia por fuste. La hinca de pilotes en limos y arenas sueltas saturadas aumenta la presión intersticial, lo que disminuye temporalmente la capacidad del pilote e incluso causar la licuefacción del terreno.

Figura 2. Descalce de una cimentación vecina durante la excavación. Imagen: E. Valiente

1.2  Clasificación

La cimentación puede clasificarse atendiendo a la profundidad a la que se realiza (Figura 3). Así, si llamamos D a la profundidad a la que se encuentra el contacto entre la cimentación y el terreno y B la dimensión menor de la cimentación, éstas se pueden clasificar en:

  Cimentación superficial o directa:



D/B < D <

4

3m

  Cimentación semiprofunda o pozos:



4 ≤ D/B ≤ 8  3 m ≤ D ≤ 6 m 

  Cimentación profunda o pilotaje



D/B > D >

10 10

8

6m

 

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras contención Concepto y clasifcación de las de cimentaciones

f unción de la profundidad de apoyo Figura 3. Clasificación de las cimentaciones en función Existen distintos tipos de cimentaciones superficiales, tal y como se aprecia en la Figura 4 4..

Figura 4. Algunos tipos de cimentaciones superficiales. Imagen elaborada a partir de: http://www.generadordeprecios.info/  http://www.generadordeprecios.info/ 

En la Tabla 1 se ha asignado a cada cimiento directo el tipo de elemento estructural al que sirve de cimentación. Tabla 1. Tipología de cimiento y elemento estructural más usual al que sirve de cimentación Tipo de cimiento cimiento directo

Elementos estructurales estructurales más usuales a los que sirve de cimentación

Zapata aislada Zapata combinada Zapata corrida Pozo de cimentación Emparrillado Losa

Pilar aislado, interior, medianero o de esquina Dos o más pilares contiguos Alineaciones de tres o más pilares o muros Pilar aislado Conjunto de pilares y muros distribuidos, en general, en retícula Conjunto de pilares y muros 11 11

   

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1.3 

Criterios de elección del tipo de cimentación

El tipo de cimentación se selecciona en función del terreno, de la estructura y de la interacción con los edificios próximos. El terreno influye por su capacidad portante, por su deformabilidad, por la existencia de nivel freático, por su excavabilidad o alterabilidad, entre otros. En el tipo de estructura son determinantes las cargas, las tolerancias a los asientos y la presencia de sótanos. Son muy susceptibles aquellos edificios cercanos antiguos con cimentación somera o cuando las cargas van a ser muy diferentes entre los edificios próximos. La cimentación por zapatas constituye la solución tradicional por economía y facilidad de ejecución. Es una buena solución cuando la resistencia del terreno es de media a alta, sin estratos blandos interpuestos. Es la cimentación ideal si el terreno presenta una cohesión suficiente para mantener verticales las excavaciones, no existe afluencia de agua y el nivel de apoyo se encuentra a menos de 1,5 m, si bien se puede rellenar la diferencia con un hormigón pobre en el caso de mayores profundidades. En edificios ligeros y muros de carga se utilizaban zapatas de hormigón en masa, si bien hoy día se realizan con hormigón armado. Cada pilar asienta de forma independiente sobre cada zapata. Como inconveniente cabe citar la escasa resistencia a giros y a desplazamientos horizontales, que pueden resolverse con riostras, zapatas combinadas o vigas de cimentación. La cimentación por losa se utiliza en terrenos menos resistentes o heterogéneos, especialmente para tensiones admisibles menores a 0,15 N/mm2. Es económica si la superficie de la cimentación supera la mitad de la extensión que ocupa el edificio. Una ventaja adicional es que anula o reduce los asientos diferenciales. Asimismo se aconseja cuando el edificio presenta un sótano bajo el nivel freático, combinado con muros pantalla. La facilidad constructiva sugiere losas de canto constante, salvo en edificios con zonas cargadas de forma diferente para garantizar la compatibilidad de las deformaciones. Se recurre a la cimentación por pilotaje cuando no existe firme a una profundidad alcanzable mediante zapatas o pozos, normalmente más de 5 m. Los pilotes reducen los asientos de la estructura, cuando la permeabilidad u otras condiciones del terreno impiden la ejecución de cimentaciones superficiales, existen cargas muy fuertes o concentradas o bien se pretende evitar la influencia sobre cimentaciones adyacentes.

12 12

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención

2  Cimentaciones superficiales Las cimentaciones superficiales suelen ser las más utilizadas, especialmente en edificación, pues presentan un menor coste por carga soportada y una mayor facilidad de ejecución. Los esfuerzos se transmiten a través de su base de contacto y origina en el terreno unas distribuciones que se consideran normalmente planas. En la Figura 5 se puede ver cómo una excentricidad en la carga puede provocar zonas de despegue de tensiones en el apoyo de la zapata. En la Figura 6 se observa cómo cambia la distribución de presiones en función de tipo de suelo (cohesivo, granular o roca) y del tipo de zapata (rígida o flexible). Sin embargo, con cimentaciones corridas o aisladas y con los vuelos de zapata habituales, se acepta una distribución uniforme de presiones. Es importante la forma en que se transmiten los esfuerzos al terreno, puesto que la carga soportada por éste es mucho menor que la del elemento en contacto con él.

Figura 5. Distribución de la tensión transmitida al terreno

Figura 6. Distribución de tensiones en función de la naturaleza del suelo

Un aspecto de gran importancia es la presencia de agua, pues su agotamiento supone un incremento en coste y un aumento de plazo que puede hacer inviable una cimentación superficial.

13 13

   

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2.1  Zapatas Las zapatas son cimentaciones superficiales indicadas para cimentar elementos aislados de una estructura, tales como pilares o muros. Se pueden clasificar en función de su forma de trabajo, tal y como se describe a continuación.

2.1.1  Zapata aislada Una zapata aislada es una cimentación puntual que recibe un solo sistema de carga, como son los pilares (ver Figura 7). Se emplea en terreno firme y competente, transmitiendo una tensión de media a alta y provocando asientos pequeños o moderados. Es la cimentación más 2 económica sobre roca o suelos con tensiones admisibles habituales superiores a 0,15 N/mm . Son cuadradas, aunque se usan rectangulares cuando existen luces diferentes en dos sentidos perpendiculares, los momentos flectores se dan en una sola dirección, los pilares son de sección rectangular, se levantan dos pilares contiguos separados por una junta de dilatación o en casos especiales de geometría difícil. En otros casos pueden ser de formas circulares o poligonales. Si existe una junta de dilatación, se dispone la zapata en diapasón, con dos soportes adosados, tal y como se aprecia en la Figura 8.

Figura 7. Zapata aislada centrada. Fuente: CYPE, Biblioteca de detalles constructivos,

Regalado et al., (2004). 14 14

 

Procedimientos de construcción de cimientos yCimentaciones estructuras desuperfciales contención

Figura 8. Zapata en diapasón. Imagen cortesía de CYPE, Biblioteca de detalles constructivos,

Regalado et al., (2004). Las zapatas aisladas se pueden clasificar atendiendo a su forma (Figura 9): en rectas (de canto constante), escalonadas, piramidales y nervadas o aligeradas. La norma de hormigón estructural EHE, en cambio, cataloga las zapatas en rígidas y flexibles (ver Figura 10). El canto mínimo en el borde es de 40 cm en zapatas de hormigón en masa y 30 cm si son de hormigón armado.

Figura 9. Tipología de zapatas atendiendo a su forma

15 15

 

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Figura 10. Tipología estructural de zapatas atendiendo a la EHE

Las zapatas aisladas pueden ser centradas, medianeras o de esquina, según la columna se encuentre en el centro del cimiento, en el borde o en la esquina. La zapata de medianería transmite la carga de soportes excéntricos situados en una de las caras de la zapata (ver Figura 11). La zapata de esquina, tal y como se ilustra en la Figura 12, tiene situada la columna en una de las esquinas. Ambos casos son habituales cuando se disponen soportes junto a las lindes de propiedad del terreno sobre las que se va a construir la estructura.

Figura 11. Zapata de medianería. Imagen de J. Martinez

http://www.soloarquitectura.com/foros)) (http://www.soloarquitectura.com/foros La excentricidad de la carga sobre una zapata de medianería provoca un momento de vuelco que tiende a levantarla (ver Figura 13). Para evitarlo, tal y como muestra la Figura 14, se puede atar la cimentación al forjado o viga superior (a,b), mediante un tirante (c,d) o mediante una viga centradora (e). La viga centradora une zapatas de medianería o de esquina redistribuyendo las cargas y presiones sobre el terreno. 16 16

 

Procedimientos de construcción de cimientos yCimentaciones estructuras desuperfciales contención

Figura 12. Zapata de esquina

Figura 13. La carga del pilar provoca un momento de vuelco

Figura 14. Problema de la excentricidad de la carga. Esquema basado en Calavera (2015)

Las fases de ejecución de una zapata aislada se pueden resumir de la siguiente forma: limpieza y desbroce del solar, comprobación de medidas y niveles, replanteo del movimiento de tierras, excavación hasta la cota superior del cimiento y excavación de zapatas y riostras. A continuación se vierten unos 10 cm de hormigón de limpieza, se encofran las zapatas y riostras, se coloca la armadura inferior con los separadores, se dispone la armadura de espera de pilares, se arman las riostras, se vierte, vibra y cura el hormigón. En las siguientes fotografías (Figuras 15-32) se pueden apreciar algunas al gunas de estas fases.

17 17

 

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Figura 15. Limpieza y desbroce del solar.

Imagen: V. Yepes

Figura 16. Marcado de la cimentación. Fuente: http://www.newjoquesa.net/  http://www.newjoquesa.net/ 

Figura 17. Replanteo del movimiento de

Figura 18. Excavación hasta la cota superior

tierras. Imagen: V. Yepes

del cimiento. Imagen. V. Yepes

Figura 19. Hormigón de limpieza. Imagen: V.

Figura 20. Excavación hasta la cota superior

Yepes

del cimiento. Imagen: V. Yepes

Figura 21. Inestabilidad de las paredes. Fuente:

Figura 22. Encofrado de zapatas. Fuente:

http://www.elblogdeapa.com/  http://www.elblogdeapa.com/ 

http://constructorinmobiliario.blogspot.com. http://constructorinmobiliario. blogspot.com.es/ es/  

18 18

 

Procedimientos de construcción de cimientos yCimentaciones estructuras desuperfciales contención

Figura 23. Replanteo sobre hormigón de

Figura 24. Colocación de armadura. Imagen:

limpieza. Imagen: V. Yepes

V. Yepes

Figura 25. Colocación de armadura. Imagen: V.

Figura 26. Error en la colocación. Fuente:

Yepes

http://www.elblogdeapa.com  http://www.elblogdeapa.com 

Figura 27. Hormigonado con tubo. Fuente:

Figura 28. Hormigonado con cubilote.

arq.clarin.com  arq.clarin.com 

Fuente: http://emetresemeestudio.blogspot.com.es/   estudio.blogspot.com.es/

Figura 29. Curado del hormigón. Fuente:

Figura 30. Vibrado del hormigón. Imagen: E.

http://www.newjoquesa.net/ http://www.newjoquesa.net/  

Valiente 19 19

   

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Figura 31. Curado del hormigón. Fuente:

Figura 32. Desencofrado. Imagen: I. Serrano

http://constructoraindustrialyminas.com/  http://constructoraindustrialyminas.com/ 

(www.desdeelmurete.com) www.desdeelmurete.com)

Además, se deben respetar algunas disposiciones constructivas, entre las que destacan las siguientes:

  La excavación deberá estar de 0,5 a 0,8 m por debajo de la rasante, incluso con terreno



firme

  Se dispondrá de unos 10 cm de hormigón de limpieza, con un tamaño máximo de árido



de 40 mm (ver Figura 33). En su defecto, las armaduras se separarán del suelo un mínimo de 70 mm. Esta solera de regularización crea una superficie de apoyo y evita, además, que penetre la lechada en el terreno en suelos permeables

  Se deberán excavar los últimos 20 cm justo antes de verter el hormigón de limpieza,



especialmente en suelos cohesivos y con posibilidad de lluvias 

  Debe guardarse el recubrimiento mínimo prescrito por las normas, usándose separadores para apoyar las armaduras (ver Figura 34)



  Las armaduras verticales de los pilares deben penetrar en la zapata hasta el nivel de la capa inferior de armadura de ésta. A las esperas del pilar de hormigón se les denomina “enanos” 



  Se hormigonará a sección de excavación completa, después de la limpieza de fondo y si las paredes son coherentes; en caso contrario, se s e deberá realizar un encofrado



  Se evitará la caída libre de hormigón   No se circulará sobre el hormigón fresco



Figura 33. Disposición de hormigón de limpieza

20 20

   

Procedimientos de construcción de cimientos yCimentaciones estructuras desuperfciales contención

http://separadoresatecon.com/  Figura 34. Separadores. Fuente: http://separadoresatecon.com/  En el caso de una zapata con pilar de acero estructural, deberán dejarse pernos en el hormigón fresco para luego fijar el pilar, tal y como se observa en la Figura 35.

Figura 35. Zapata con pilar metálico. Fuente: http://www.alvarocarnicero.com/  http://www.alvarocarnicero.com/ 

2.1.2  Zapata combinada La zapata combinada es aquella sobre la que se apoyan dos o más columnas, siempre que las cargas no sean muy grandes. Se utiliza cuando las zapatas están cerca, complicando la excavación, o bien cuando se buscan asientos uniformes en los pilares, al comportarse de forma rígida. La forma del cimiento debería hacer coincidir el centro de gravedad de la superficie con el de las acciones. Además, se recomienda que el canto sea constante por motivos económicos.

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Figura 36. Disposiciones de zapatas combinadas

Figura 37. Zapata combinada. Fase de preparación de parrilla superior. Fuente:

http://maquinariayconstruccion.blogspot.com.es/   http://maquinariayconstruccion.blogspot.com.es/

Figura 38. Disposición típica de armado en zapata combinada. Imagen cortesía de CYPE,

Biblioteca de detalles constructivos, Regalado et al., (2004). (2004 ).

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2.1.3  Zapata continua bajo pilares Las vigas de cimentación son zapatas continuas o corridas, que reciben tres o más pilares (ver Figuras 39, 40 y 41). Se caracterizan por gran longitud en comparación con su sección transversal. Son menos sensibles que las zapatas aisladas a asientos diferenciales u oquedades. Su cálculo se realiza como viga flotante, de sección rectangular o T invertida. Para el cálculo de las tensiones bajo la viga hay que atender a las características del terreno.

Figura 39. Zapata continua bajo pilares

Figura 40. Detalle de encofrado en zapata continua bajo pilares. Fuente:

http://todoarquitecturadisenoconstruccion.blogspot.com.es/  http://todoarquitecturadisenoconstruccion.blogspot.com.es/ 

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Figura 41. Detalle de zapata continua bajo pilares. Imagen de J.A. Fernández

(https://acercatealaarquitectura.wordpress.com/) https://acercatealaarquitectura.wordpress.com/)

2.1.4  Zapata continua bajo muro La zapata continua o corrida bajo muro presenta una gran longitud comparada con las otras dimensiones (ver Figura 42). Suele usarse como base de muros portantes y cimentación de elementos lineales. Se busca la homogeneidad en los asientos y la reducción de las tensiones en el terreno frente a una solución por zapatas aisladas. Además, presenta una mayor facilidad constructiva.

Figura 42. Zapata corrida bajo muro

La cimentación superficial corrida para muros portantes aunque puede ser de mampostería (Figura 43) o de hormigón en masa, o hoy en día se construyen de hormigón armado (Figura 44). El canto mínimo en el borde es de 40 cm en zapatas de hormigón en masa y 30 cm si son de hormigón armado. En época calurosa c alurosa se disponen juntas de hormigonado separadas 16 m si el clima es seco, y de 20 m si es húmedo. En época fría, dichas distancias serán de 20 y 24 m, respectivamente.

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Procedimientos de construcción de cimientos yCimentaciones estructuras desuperfciales contención

Figura 43. Zapata corrida de mampostería para muros portantes. Fuente:

http://www.aguascalientes.gob.mx/   http://www.aguascalientes.gob.mx/

Figura 44. Detalle de zapata corrida bajo muro. Imagen: V. Yepes

2.1.5  Zapata arriostrada o atada Las riostras son vigas de hormigón armado encargadas de enlazar las zapatas. Su misión es evitar los corrimientos relativos entre las zapatas y absorber cargas horizontales, especialmente el sismo. En la Figura 45 se muestra un ejemplo típico de armado con zapatas arriostradas. En la Figura 46 se observa cómo el hormigón de limpieza debe disponerse también en las vigas riostras. Se debe realizar un atado perimetral, y en función de la aceleración sísmica, este atado será unidireccional (0,06 g < a c < 0,16 g) o bidireccional (a c  ≥ 0,16 g). En la Figura 47 se comprueba la diferencia en la densidad de vigas de atado en función de la sismicidad.

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Figura 45. Armado típico de un par de zapatas arriostradas. Imagen cortesía de CYPE,

Biblioteca de detalles constructivos, Regalado et al., (2004).

Figura 46. Hormigón de limpieza bajo zapatas arriostradas

Figura 47. Disposición de vigas de atado entre zapatas según la sismicidad

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Procedimientos Procedimien tos de construcción de cimientos yCimentaciones estructuras desuperfciales contención

Figura 48. Detalle de zapatas arriostradas. Fuente: www.construccioneslabassa.com 

Figura 49. Detalle de armado de zapatas arriostradas. Imagen: E. Valiente

También se pueden atar zapatas a distinto nivel, tal y como vemos en la Figura 50.

Figura 50. Zapatas aisladas con desnivel de cotas de asiento

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2.2  Emparrillados de cimentación Los emparrillados recogen los pilares de la l a estructura en una única cimentación, consistente en zapatas corridas entrecruzadas en malla habitualmente ortogonal, de gran rigidez (Figuras 51 y 52). Al igual que en las vigas de cimentación, los emparrillados son menos sensibles a las heterogeneidades, oquedades o a los defectos locales del terreno. Suelen emplearse cuando la presión admisible del terreno es baja, existe una elevada deformabilidad o se esperan importantes asientos diferenciales, aunque la alternativa es la losa de cimentación. En la Figura 53 se observa una especie de emparrillado de cimentación que usa elementos para aligerar lo que sería una losa y que en una vivienda sirve de forjado sanitario.

puntaltec.com   Figura 51. Emparrillado de cimentación. Fuente: puntaltec.com

Figura 52. Esquema de emparrillado de cimentación. Fuente:

http://www.elconstructorcivil.com/ http://www.elconstructorcivil.com/  

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Procedimientos de construcción de cimientos yCimentaciones estructuras desuperfciales contención

Figura 53. Emparrillado de cimentación con aligeramientos Daliforma. Fuente:

http://www.admasarquitectura.com/   http://www.admasarquitectura.com/

2.3  Losas de cimentación

Las losas o placas de cimentación se caracterizan porque la dimensión en planta es mucho mayor que el canto. Se utiliza cuando la superficie de las zapatas supera el 50% 5 0% de la superficie de la planta. Se aconsejan con sótanos estancos cuya cota inferior se sitúe por debajo del nivel freático, así como para reducir los asientos diferenciales. También son útiles cuando la capacidad portante del terreno es escasa y en construcciones donde la superficie es pequeña en relación al volumen, tales como rascacielos, depósitos o silos. En la Figura 54 se pueden ver distintos tipos de losas de cimentación. En la Figura 55 se comprueba cómo se integra la losa de cimentación con el soporte de la grúa que va a trabajar en la construcción del edificio.

ci mentación, según CTE DB SE-C. Fuente: Figura 54. Tipos de losa de cimentación, http://noticias.juridicas.com/base_datos/Admin/rd314-2006.nor7.html http://noticias.juridicas.com/base_datos/Admin/rd314-2006.nor7.html  

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Figura 55. Detalle del armado de una losa de cimentación. Imagen: E. Valiente

En la Figura 56 se ve cómo son necesarias varias bombas de hormigón cuando se quiere hormigonar una losa de grandes dimensiones. A este respecto, se debe prever una adecuada logística y equipos de reposición para garantizar el vertido continuo al efecto de minimizar el número de juntas de trabajo.

Figura 56. Hormigonado de una losa de cimentación. Fuente: edificio7000.obrasonline.com  edificio7000.obrasonline.com 

Un caso interesante es la losa de cimentación postesada. La rigidez de este tipo de losas permite una construcción rápida y segura, recomendándose su uso en superficies planas sin suelo expansivo. Como ventajas destacan la rapidez en la ejecución de los cimientos, el menor volumen de excavación, la mayor capacidad de carga, y una durabilidad mayor que la losa solida convencional. Los cables postensados colocados en ambas direcciones de la losa crean una cimentación extremadamente extremadamente rígida y la habilitan para resistir las fuerzas de flexión.

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Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención Cimentaciones profundas

3  Cimentaciones profundas Cuando se requiera una profundidad superior a 6-8 m (donde no llega una retroexcavadora), se debe realizar una cimentación profunda que precisa procedimientos de construcción especiales.

3.1  Cimentación por pozos El pozo de cimentación es un tipo de cimentación semiprofunda, entre 3 y 6 m, utilizada en suelos blandos, donde son inadecuadas las cimentaciones superficiales al precisar de entibaciones y apuntalamientos importantes. Se emplea en obras pequeñas donde no es accesible la maquinaria de pilotes por el tamaño de la obra o por las calles estrechas. La cimentación por pozos presenta una gran similitud con los pilotes, aunque son de mayor 2

sección (del orden de 1 m   como mínimo). Se utilizan cuando no es posible cimentar con zapatas, pues tendrían un canto demasiado elevado, ni tampoco usar pilotes, por motivos económicos. Este tipo de cimentación soporta a veces cargas horizontales o inclinadas adicionales a la carga vertical. Es el caso de las pilas de puentes sobre ríos profundos con corrientes de agua de gran velocidad, que además reciben una carga lateral por fuerza de viento en la superestructura y la tracción de los vehículos que usan el puente. Los pozos suelen tener planta circular, cuadrada o rectangular, pudiéndose ensanchar la superficie de apoyo con un tronco de cono, un tronco de pirámide o prismatoide (ver Figura 57). El pozo es circular si se utiliza una entibación y una excavación manual, o bien maquinaria específica para pilotes de gran diámetro. En caso contrario, la planta es cuadrada o rectangular.

Figura 57. Pozo de cimentación acampanado o sin acampanar

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Los pozos acampanados reciben el nombre de zapilotes. Es un pilote de gran diámetro, normalmente de hormigón en masa, excavado “in situ” y ensanchado en su base hasta tres veces su diámetro. Para ampliar la base, se sustituye la hélice o cuchara de perforación por un ensanchador con brazos extensibles y dientes. Una vez se llega a la profundidad adecuada, los brazos se extienden y se amplía la excavación hasta el diámetro previsto. Con este procedimiento se ha perforado a 30 m de profundidad. Para agrandar la base, el terreno debe ser algo cohesivo, lo cual se puede conseguir excepto si nos encontramo encontramoss con arenas limpias. Cuando la cimentación está a una profundidad intermedia, se puede solucionar de varias formas, tal y como se puede ver en la Figura 58. Con una zapata más un “enano” o plinto, rellenando con hormigón ciclópeo y sobre él situar la zapata, o bien con un pozo propiamente dicho.

Figura 58. Tipos principales de pozos de cimentación

Los pozos raramente se excavan a mano, salvo que un terreno plagado de canalizaciones o cables, o bien huecos o cavernas, impidiesen el uso de maquinaria. En estos casos se deben tomar muchas precauciones de seguridad por la profundidad de trabajo. Los diámetros serán al menos de 1,30 m para facilitar el trabajo. Lo normal es ejecutar los pozos de cimentación mediante medios mecánicos. En estos casos, nos remitimos a la maquinaria y procedimientos en la ejecución de pilotes. Es el caso de la perforación mediante cucharas de dos almejas que se aprecia en la Figura 59.

Figura 59. Cuchara bivalva apta para la excavación de pozos y pilotes. Imag Imagen: en: V. Yepes

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3.2  Cimentación por cajones Un cajón es una estructura que, hundida a través del terreno o del agua, permite cimentar a la profundidad requerida, formando posteriormente parte de la estructura definitiva. Estos cajones pueden ser abiertos por arriba y sin fondo (cajones indios), de fondo abierto (cajones neumáticos) o de fondo cerrado (cajones flotantes).

3.2.1  Cimentación por cajones abiertos o cajones indios Las cajones abiertos, o cajones indios, tienen su cara superior libre y no presentan fondo (Figura 60). El borde inferior está biselado o con forma de cuchilla para su hinca por su propio peso o mediante lastre, a medida que se excava en su interior, mientras se recrecen sus paredes (Figura 61). Este proceso continúa hasta alcanzar la profundidad deseada. La excavación puede realizarse incluso manualmente, tal y como se puede ver en la Figura 62. El cajón se fabrica total o parcialmente en su altura a nivel del suelo, con sección rectangular o circular. Este procedimiento es factible en terrenos blandos, con la precaución de que no se produzca sifonamiento si se excava bajo nivel freático. Cuando se recurra a bombas de agotamiento, las alcachofas de las mangueras se sitúan en pequeños pozos en el fondo de la excavación. En el caso de no poder vaciarse el agua, se inyecta el terreno para disminuir su permeabilidad.

Figura 60. Esquema del proceso de constructivo de un cajón indio. Fuente:

procedimientosconstruccion.blogs.upv.es  procedimientosconstruccion.blogs.upv.es  El rozamiento entre el elemento y el terreno se puede reducir mediante una abertura anular rellena de bentonita, de un ancho entre 5 y 10 cm. El rozamiento crece con la profundidad, por lo que hay que aumentar el peso de empuje del cajón. Una vez alcanzada la profundidad prevista, se hormigona el fondo de la excavación. Durante este proceso debe garantizarse la resistencia frente al empuje hidrostático ascendente.

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Figura 61. Construcción de un cajón mientras que éste se está hundiendo. Puente Bolognesi.

Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Pozo_de_cimentaci%C3%B3n  https://es.wikipedia.org/wiki/Pozo_de_cimentaci%C3%B3n 

Figura 62. Pozo de cimentación excavado con medios manuales con cajón abierto. Fuente:

https://es.wikipedia.org/wiki/Pozo_de_cimentaci%C3%B3n https://es.wikipedia.org/wiki/Pozo_de_cimentaci%C3%B3n   En la normativa española, en particular en el artículo 674 del Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Carreteras y Puentes del año 2000, se incluían las cimentaciones por cajones indios de hormigón armado, sin embargo, este artículo se suprimió posteriormente.

3.2.2  Cimentaciones por cajones neumáticos Los cajones neumáticos presentan el fondo abierto, con una cámara de trabajo sometida a una presión superior a la atmosférica para impedir la entrada de agua en la excavación. excavac ión. Para ello se usa aire comprimido en la estancia de trabajo. Este procedimiento se utiliza en terrenos blandos o permeables situados bajo el nivel freático y cuando resultan inapropiados medios alternativos.

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Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención Cimentaciones profundas

Con todo, la técnica presenta riesgos para los operarios, especialmente la compresión y descompresión que requieren tiempos de espera, tal y como ocurre en los trabajos realizados por los buzos o submarinistas. Es por ello un procedimiento en trance de desaparecer. Hoy existen procedimientos alternativos, como los pilotes de gran diámetro, más sencillos de construir, suficientemente seguros, rápidos y económicos que evitan riesgos innecesarios. El procedimiento consiste en la hinca de un cajón con su borde inferior biselado o con forma de cuchilla que se va hundiendo a medida que progresa la excavación del material encerrado en su interior. Cuando se alcanza el lecho de roca, la cámara de trabajo se llena de hormigón y se convierte en la base permanente de la cimentación. Su uso se limita a terrenos muy permeables o flojos debido al posible sifonamiento, cuando no sea posible un método alternativo. Antes de iniciar el proceso constructivo se hunde como un cajón abierto, tan profundo como sea posible. Mediante la inyección de aire comprimido, se evita el desmoronamiento de las paredes. El cajón neumático presenta un cilindro de acceso para los trabajadores, y otro cilindro independiente para los cangilones donde se coloca el material excavado (ver Figura 63). Unas compuertas herméticas mantienen la presión de la campana durante la entrada y la salida de personas y materiales. La presión debe equilibrarse en ambos lados de la compuerta para poder abrirla.

1949) . Figura 63. Disposición general de un cajón neumático (adaptado de Wilson y Sully, 1949). Fuente: Jardine y McCallum, 1994. Se puede llegar a 35 m de profundidad bajo el nivel del agua, pues no se puede trabajar a presiones de aire superiores a los 0,35 MPa. No es necesario el agotamiento, es posible el acceso directo al fondo para vencer ciertos obstáculos durante la hinca y el fondo, una vez alcanzado, se puede observar y limpiar directamente, por lo que se garantiza unas condiciones buenas de cimentación. Sin embargo, entre los inconvenientes destacan los altos costes unitarios de la excavación y las primas por peligrosidad a los trabajadores. Se deben duplicar las fuentes de energía para mantener la seguridad en la presión de aire.

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Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie En 1830 el británico Thomas Cochrane patentó un sistema para cimentar en seco, mientras que en Francia, de forma paralela, el ingeniero de minas francés Jacques Triger ideó en 1839 un procedimiento para excavar en el interior de la mina de Chalonnes en la zona cubierta por el agua del cercano río Loira. Mediante una cámara llena de aire a presión conseguía evitar la entrada del agua y así poder trabajar cómodamente. Habían inventado el cajón de aire comprimido. El aire comprimido lo empleó John Wright en 1851 por primera vez en cajones de puentes para los pilares del puente Rochester, y algunos años más tarde por Isambard K. Brunel en el puente Saltash (ver Figura 64). El primero que lo utilizó en cimentaciones de puentes muy grandes fue el capitán James B. Eads, en el puente St. Louis sobre el río Mississippi, comenzado en 1864 (ver Figura 65). Eads conocía bien que este río presentaba un lecho muy socavable. En una ocasión había buceado con escafandra durante una de las crecidas del río y pudo observar el movimiento de las arenas del fondo. Por eso no dudó en bajar las cimentaciones a gran profundidad por debajo del lecho del río. Los dos pilares situados en el río se hundieron por medio de aire comprimido hasta profundidades de 26 y 28 m, lo que constituyó un éxito notable ya que los efectos fisiológicos al trabajar bajo elevadas presiones eran desconocidos en aquel tiempo. Los métodos de Eads han variado hasta ahora únicamente en algunos detalles. Daniel E. Moran introdujo en 1936 un nuevo tipo de cajón conocido con el nombre de “cajón de flotación”, siendo empleado para el puente sobre la bahía de San Francisco-Oakland.

Figura 64. Puente de Saltash (Isambard K. Brunel, 1854-1859) Fuente:

http://en.wikipedia.org/wiki/Royal_Albert_Bridge#/media/File:Royal_Albert_Bridge_2009.jpg  http://en.wikipedia.org/wiki/Royal_Albert_Bridge#/media/File:Royal_Albert_Bridge_2009.jpg 

Figura 65. Puente de St. Louis sobre el río Mississippi (James B. Eads, 1864-1874). Fuente:

http://es.wikipedia.org/wiki/Puente_Eads#/media/File:Eads_Bridge_panorama_20090119.jpg  http://es.wikipedia.org/wiki/Puente_Eads#/media/File:Eads_Bridge_panorama_20090119.jpg 

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Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención Cimentaciones profundas El ejemplo más llamativo en el uso de cajones de aire comprimido en Estados Unidos es el puente de Brooklyn (ver Figura 66). Se trata de cajones de 52 por 31 m, en el lado de Nueva York, que se dividieron en seis habitaciones donde trabajaban entre 15 y 20 personas en cada una de ellas  –hasta 180 personas en su interior- y lo bajaron cerca de 24 m bajo las aguas del Hudson. Hubo grandes problemas y accidentes con las descompresiones, donde la mitad de los trabajadores sufrieron graves secuelas, y donde el propio Washington Roebling, ingeniero jefe tras la muerte de su padre John A. Roebling, diseñador del puente, sufrió también las secuelas tras una visita de obra.

Figura 66. Puente de Brooklyn, Nueva York (John Augustus Roebling, 1867-1883). Fuente:

http://en.wikipedia.org/wiki/Brooklyn_Bridge#/media/File:Brooklyn_Bridge_Postdlf.jpg  http://en.wikipedia.org/wiki/Brooklyn_Bridge#/media/File:Brooklyn_Bridge_Postdlf.jpg 

3.2.3  Cimentaciones sobre cajones flotantes Los cajones flotantes constituyen estructuras de grandes dimensiones que por su sección transversal aligerada  –  multicelular  –  pueden flotar una vez terminadas. Suelen ser de hormigón armado o pretensado que, una vez fabricados, son botados y trasladados por flotación hasta su ubicación. Eso les confiere una gran versatilidad en cuanto a construcción (mediante hormigonado deslizante), transporte flotando y colocación en la obra. Las infraestructuras típicas que emplean estos cajones son obras marítimas o fluviales tales como muelles y otras estructuras de atraque, los diques de abrigo verticales y los diques especiales tipo flotante. Son, sin duda, las mayores piezas prefabricadas, con moles que pueden llegar a 3 más de 10.000 m  de hormigón. La construcción de los cajones puede realizarse en seco o en plataformas situadas en el mar (“cajoneros”). La e jecución en seco se puede realizar en diques diques secos o flotantes, habituales en instalaciones navales de reparación o construcción de buques; sin embargo, se pueden construir en dársenas artificiales ganadas al mar o excavadas en tierra con su lado exterior ataguiado. La construcción en plataformas flotantes permite aprovechar la flotabilidad del cajón a medida que seterminado. va construyendo, sin reduce que seacostes, necesario fueraeldel aguadel el cajón completamente Esto último pero mantener se debe cuidar curado

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hormigón en contacto con el agua del mar. En otros casos, se ha ejecutado el cajón en tierra firme y luego se ha dragado hasta conseguir la puesta a flote del ccajón. ajón.

Figura 67. Túnel sumergido realizado con cajones flotantes

Tras la botadura, el cajón debe remolcarse a su emplazamiento. Para aumentar la seguridad de navegación, se añaden flotadores adosados al cajón o se aumenta el francobordo. Una vez se llega a destino, se debe fondear y colocar el cajón. Para ello antes se debe haber preparado el lecho. El lastrado para el fondeo del cajón suele hacerse con agua. Existen razones económicas para el uso de los cajones flotantes. En efecto, el ahorro más significativo que ofrecen estas estructuras frente a los diques rompeolas, o los de gravedad, se da en grandes profundidades, pues su coste de construcción es prácticamente independiente de la profundidad, mientras que el de un dique en talud crece exponencialmente con la misma. Este ahorro se produce fundamentalmente en el volumen de escollera y materiales de relleno, respecto a los diques en talud o a las banquetas de los diques verticales. Las condiciones y limitaciones que presenta el cálculo necesario para la fabricación de los cajones flotantes están relacionadas, fundamentalmente con las importantes las interacciones entre los pesos de los elementos en construcción y los empujes de los elementos flotantes, pues de ellas se derivan los posibles riesgos como son la pérdida de estabilidad, riesgos de varada en el fondo, etc. Asimismo, los principales criterios con los que se fijan los parámetros de cálculo son: estabilidad hidrostática del conjunto cajón-pontona, presión suficiente entre cajón y pontona para asegurar el contacto durante la construcción y el mantenimiento de un francobordo mínimo para proteger al hormigón en el fraguado y que no afecte a la estabilidad del cajón. Los cajones deben ser de hormigón impermeable, especialmente en los que una vez fondeados no deban ser rellenados de material (estaciones de bombeo o túneles). En este caso, lo más idóneo son las piezas pretensadas. En muelles, diques, pantalanes o pilas de puentes, este aspecto no es tan crucial, mientras los caudales de filtración no sean considerables. Las primeras obras de cajones que se construyeron en España fueron en el muelle de Levante del Puerto de Huelva, en 1932, con 8 m de calado máximo. En los años 80 se generalizó la construcción de obras de atraque de cajones aprovechando el auge de los puertos comerciales y en la década de los 90 se extendió su uso en la construcción de diques verticales. A modo de ejemplo, la prolongación del Muelle de Poniente de Palma de Mallorca necesitó la fabricación de siete cajones flotantes que se fabricaron en Cartagena y se remolcaron unas 250 millas. La realización en los últimos años de diques verticales de 28 m de calado en la dársena de Escombreras en Cartagena hace que la tecnología de nuestro país sólo sea equiparable a la de Japón.

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3.3  Cimentación por pilotes El pilotaje se utiliza cuando el terreno firme se encuentra a gran profundidad (más de 6 m o bien más de 8 diámetros del pilote). Es una solución constructiva que se remonta a los palafitos, siendo práctica habitual en los puertos o en ciudades como Murcia, donde se han usado los prefabricados de madera como cimentación. A continuación se describen los conceptos fundamentales sobre los pilotes, cómo se pueden clasificar y construir.

3.3.1  Conceptos fundamentales y clasificaciones Los pilotes son piezas largas, a modo de pilares enclavados en el terreno, que alcanzan una profundidad suficiente para trasmitir las cargas de la estructura. Se denomina fuste a la parte del pilote en contacto con el suelo, mientras que altura libre es la longitud de la parte que emerge del suelo. El encepado transmite los esfuerzos de la estructura a los pilotes (Figura 68). Los pilotes pueden clasificarse de muchas formas, algunas son las l as siguientes.

www.desdeelmurete.com)) Figura 68. Armado de encepado de pilotes. Imagen: I. Serrano ((www.desdeelmurete.com Según la forma de trabajo (ver Figura 69) los pilotes pueden ser:

  Pilotes por punta: alcanzan el estrato resistente, transmitiéndose las cargas por punta,



comprimiéndose el pilote. El terreno circundante dificulta el pandeo. La deformación del pilote es muy pequeña por su rigidez, de forma que el movimiento relativo con el terreno no es significativa. También se llaman pilotes columna.

  Pilotes por fuste: no alcanzan un estrato resistente, transmitiendo la carga al terreno



circundante por rozamiento a través del fuste. Se llaman también pilotes flotantes o de fricción.

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Figura 69. Esquema de cimentaciones profundas (pilotajes) según el Código Técnico de

Edificación SE-C. Fuente: http://noticias.juridicas.com/base_datos/Admin/rd3142006.nor7.html   2006.nor7.html Sin embargo, los pilotes trabajan de forma combinada, tanto en punta como en fuste. Además, pueden estar sometidos a tracción cuando existe subpresión que tiende a levantar la estructura por encontrarse total o parcialmente por debajo del nivel freático, es decir “flota”. En rellenos en proceso de consolidación, el pilote se ve arrastrado por el terreno que asienta, denominándose este fenómeno “rozamiento negativo”. Si la estructura recibe esfuerzos horizontales, algunos pilotes pueden trabajar a tracción y otros a compresión. También trabajan a flexión si están empotrados y resisten el empuje de las tierras al excavar. Por tanto, los pilotes resultan muy apropiados en casos como los siguientes: a)  b)  c)  d)  e)  f)  g) 

Cuando se disponga de un terreno competente a poca profundidad (5-6 m) Las cargas de la estructura sean importantes y concentradas La estructura sea sensible a movimientos absolutos o diferenciales El nivel freático se encuentre muy alto y sea difícil ejecutar losas Para limitar el efecto de las cargas en estructuras próximas Como elemento de contención formando pantallas de pilotes Para contener movimientos de ladera

h)  Para resistir cargas horizontales (normalmente combinado con otros y con co n inclinación) i)  Para compensar tracciones (subpresiones) El Código Técnico de Edificación clasifica los pilotes en los siguientes tipos: 

  Pilote aislado: es un pilote alejado suficientemente de otros para no interactuar con aquellos. No se permiten pilotes aislados para diámetros menores a 45 cm. Entre 45 y 100 cm de diámetro se pueden utilizar si se arriostran lateralmente. i nteractuar entre   Grupo de pilotes: conjunto de pilotes suficientemente próximos para interactuar



sí o unidos mediante elementos estructurales.

  Zonas pilotadas:  son pilotes de escasa capacidad portante individual, regularmente



especiados o situados en puntos estratégicos, que sirven para reducir asientos o mejorar la seguridad frente a hundimiento de las cimentaciones.

  Micropilotes: son aquellos compuestos por una armadura metálica formada por tubos,



barras o perfiles que se introducen en un taladro de pequeño diámetro, y que pueden estar inyectados con una lechada de mortero.

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Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención Cimentaciones profundas El Código Técnico de Edificación también distingue los pilotes por el material:   Hormigón “in situ”: se pueden ejecutar mediante excavación previa del terreno o por desplazamiento de éste.   Hormigón prefabricado: armado (hormigones de alta resistencia) u hormigón pretensado o postensado.   Acero: secciones tubulares o perfiles en doble U o en H. Se hincan con protecciones en la punta (azuches).   Madera: para pilotar zonas blandas ampliar y como apoyo de estructuras con losa o terraplenes.   Mixtos: acero tubular rodeados y rellenos de mortero. mo rtero.

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Por la forma de ejecución, este Código Técnico los clasifica en:  

  Pilotes prefabricados hincados: donde se desplaza el terreno, sin hacer excavaciones.   Pilotes hormigonados “in situ”: donde se excava el terreno antes de hormigonar.

Sin embargo, existen casos mixtos, con perforación e hinca, como pilotes de desplazamiento hormigonados “in situ” u otros. La tipología condiciona la alteración del terreno en el entorno del pilote y por tanto, la resistencia y deformabilidad. En lo que sigue, dividiremos los pilotes en pilotes de desplazamiento, pilotes de perforación, pilotes inyectados y micropilotes. El autor Celma (2014) nos sugiere los siguientes criterios para la elección del tipo de pilote: Tabla 2. Criterios para la elección del tipo de pilote (Celma, 2014) Factor

Pilotes hincados

Pilotes de extracción

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 

Tipo de terreno

Arcilla blanda Arcilla dura Arcilla suelta Arcilla densa Roca blanda

     

 

Nivel freático

Alto Condiciones artesianas



  

 

 

 

 

 

Localización

Áreas urbanas Terrenos con pendiente Ríos y ambientes marinos Tipo de estructura

Pesada Ligera Cargas horizontales

   

   

3.3.2  Pilotes de desplazamiento

Los pilotes de desplazamiento se instalan sin extracción de material, salvo para limitar levantamientos y vibraciones, eliminar obstáculos o facilitar la penetración (Figura 70). Están

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constituidos, total o parcialmente, por elementos que se introducen en el suelo sin excavarlo, generalmente mediante hinca, aunque también pueden ser empujados o atornillados. La introducción de un volumen adicional en el terreno modifica significativamente su estado tensional, es decir, el terreno circundante al pilote queda compactado.

www.desdeelmurete.com)) Figura 70. Hincado 70. Hincado de pilotes prefabricados. Fuente: I. Serrano (www.desdeelmurete.com El efecto de la hinca depende del tipo y comportamiento del terreno. Así, se distingue claramente entre los suelos granulares y los cohesivos: 1.  En suelos granulares, granulares, la introducción de un volumen adicional produce su compactación. Ello suele provocar una depresión en la superficie del terreno en la zona contigua al pilote. 2.  En suelos cohesivos, cohesivos, la hinca perturba el terreno al aumentar las presiones intersticiales, al arrastrar el suelo bajo la punta de pilote, al romper los estratos intermedios, etc. Este efecto depende del tiempo, por la disipación de presiones intersticiales y su endurecimiento. La hinca hinca   fue el primer procedimiento conocido, empleado sobre pilotes de madera. Puede realizarse de varias formas:

  Hinca dinámica o dinámica o por impacto impacto.. Es un método versátil y el más utilizado. Se introduce el

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

pilote en el terreno golpeándolo en su cabeza con martinetes o martillos. Hinca por vibración. vibración. Se implanta el pilote mediante vibrohincadores. Su uso está restringido en la práctica a los perfiles metálicos, tanto de pilotes como de tablestacas.

restringido en la práctica a los perfiles metálicos, tanto de pilotes como de tablestacas. 42 42

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención Cimentaciones profundas

  Hinca por presión. presión. Se utilizan gatos, sin vibraciones y sin intervención de material



voluminoso. El Mega es un tipo de pilote de este tipo. El terreno ejerce sobre la superficie lateral del pilote hincado una adherencia que aumenta si se clavan pilotes próximos, lo que consolida el terreno. Por ello, la hinca de un grupo de pilotes se realiza de dentro hacia afuera. La mayor parte de los pilotes de desplazamiento son prefabricados que se hincan, aunque hay otros cuyas técnicas de ejecución se asemejan a las de los pilotes de extracción. Según su configuración se diferencian dos grupos de pilotes de desplazamiento:

  Pilotes de desplazamiento prefabricados. prefabricados . El pilote se prefabrica y se implanta en el



suelo mediante hinca u otros sistemas. Los pilotes se hincan en un único tramo o con la unión de varios mediante juntas. En este último caso, la resistencia del pilote nunca será superior a la de las juntas. Dentro de este grupo están los pilotes de madera, de hormigón armado o pretensado y los pilotes metálicos.

  Pilotes de desplazamiento hormigonados “in situ”.   Se introduce en el terreno



mediante hinca de un elemento auxiliar, normalmente un tubo metálico con tapón en la punta o un tapón de gravas u hormigón. El hueco generado se rellena con hormigón fresco y armadura, generando el pilote propiamente dicho. El elemento auxiliar o parte de él puede extraerse posteriormente. En este grupo están los pilotes de hormigón “in situ” con camisa prehincada, los pilotes de hormigón “in situ” apisonados tipo “Franki”, los pilotes pilotes roscados sin extracción de terreno y otros. La principal limitación de los pilotes hincados prefabricados es la posibilidad de encontrar un estrato competente difícil de atravesar. Además, para cubrir la profundidad requerida se debe desperdiciar cierta longitud de material y hay que prever un almacenamiento e inversión importante de los prefabricados. En la Figura 71 se ilustra cómo se descabeza un pilote prefabricado.

S errano Figura 71. Descabezado 71. Descabezado de pilote prefabricado de hormigón. Imagen: I. Serrano www.desdeelmurete.com)) (www.desdeelmurete.com

43 43

   

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie 3.3.2.1 

Pilotesdedesplazamientoprefabricados

  3.3.2.1.1 

Pilotes de madera

Los pilotes de madera fueron los primeros que se emplearon en la antigüedad. Hoy día son útiles en países con abundancia en este material, con la ventaja de ser baratos, ligeros y de fácil manejo. En España, si bien se utilizaron hasta los años 60, su uso actual es muy limitado, empleando troncos de entre 20 y 30 cm de diámetro de encina o eucalipto, si bien los de pino, abeto y roble mejoran la durabilidad por contener mucha resina. Los pilotes de madera son útiles en cimentaciones provisionales de pequeñas estructuras, como base de terraplenes o para mejorar grandes extensiones de terreno. Trabajan mejor por fricción que por punta. Se usan maderas densas, que absorben flexiones y admiten ligeras desviaciones durante la hinca. Sin embargo, son elementos de pequeña capacidad portante, entre 150 y 250 kN, no debiéndose usar para cargas mayores. Además, para atravesar estratos duros es precisa una perforación previa. Tampoco admiten variaciones de humedad salvo que se traten para evitar la pudrición y los ataques biológicos (ver Figura 72). Para proteger la madera se usaba el “creosotado”, un derivado del fraccionamiento de los alquitranes de la hulla con cualidades biocidas; sin embargo hoy está prohibido en la Unión Europea por su potencial cancerígeno. Los pilotes duran más tiempo si están permanentemente sumergidos, de 25 a 50 años en ambiente marino. Si se encuentran por encima del nivel freático y enterrados, pueden durar hasta 100 años.

Figura 72. Protección de pilotes en contacto con agua marina. Fuente:

http://www.dsimarineconstruction.com/piling-repair/  http://www.dsimarineconstruction.com/piling-repair/  Los pilotes de madera se hincan con equipos de percusión ligeros. Para evitar el astillamiento por la maza, la cabeza del pilote se refuerza con un zuncho o anillo metálico ajustado en caliente y a presión para que al enfriarse aprisione la madera por contracción. También la punta se disgrega con los golpes, por lo que se protege con una pieza metálica, “azuche”, bien

centrada para evitar desviaciones durante la hinca (ver Figura 73). Además se pueden unir 44 44

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención Cimentaciones profundas tramos de pilotes con manguitos tubulares metálicos, pues sus longitudes máximas habituales son entre 10 y 20 m.

Figura 73. Protección metálica de punta de pilote de madera. Fuente:

http://listado.mercadolibre.com.ar/antiguedades/pilotes-y-armaduras-de-hierro  http://listado.mercadolibre.com.ar/antiguedades/pilotes-y-armaduras-de-hierro 

3.3.2.1.2 

Pilotes metálicos

Los pilotes metálicos hincados empezaron a utilizarse en 1890. Actualmente son de acero, si bien en España prevalecen los pilotes de hormigón. Son perfiles laminados en caliente, con diversas secciones transversal y longitudinal. El transporte de estos elementos es sencillo y se pueden instalar nada más recibirlos en obra. Los pilotes metálicos se pueden agrupar atendiendo a su puesta en obra: pilotes hincados o pilotes roscados. Su alta resistencia a compresión facilita atravesar los estratos duros; asimismo, son resistentes a flexión y cizallamiento, lo que permite la hinca inclinada sin riesgo de fisuración. Se alcanzan profundidades elevadas mediante soldadura o atornillado de tramos contiguos. Además, son fáciles de recuperar salvo que se les dote de algún dispositivo como unas aletas soldadas o anclajes. Son pilotes relativamente costosos y la hinca puede ser ruidosa. Sin embargo, el principal inconveniente es la corrosión, especialmente en climas cálidos o con alternancia de humedad y sequedad. Para protegerlos se recubren de pinturas anticorrosivas y se sobredimensiona su sección para incluir el deterioro previsible. No obstante, el pilote metálico no suele plantear problemas cuando queda permanentemente bajo el agua, al igual que los de madera. Así lo corroboran numerosas obras marítimas cimentadas c imentadas con estos elementos.

45 45

   

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie

Figura 74. Hinca inclinada de pilotes metálicos. Fuente:

http://sheetpiling.arcelormittal.com/uploads/files/ARPS_HP_ES.pdf  

3.3.2.1.2.1  Pilotes metálicos hincados

Los pilotes de acero presentan secciones pequeñas que producen poco desplazamiento del suelo durante la hinca, y por tanto, una modificación pequeña de la tensión del suelo contiguo. La hinca suele realizarse mediante el golpeo de la cabeza del pilote, protegido mediante un sombrerete que amortigua los golpes de la maza. Sin embargo, en suelos muy sueltos a veces se utiliza la inyección hidráulica o la vibración. En función de la sección, los pilotes de acero hincados se clasifican normalmente en tres tipos:

  Perfiles circulares: Son tubos de 0,20 a 1,00 m y longitudes de 10 a 15 m que se unen



por soldadura, una vez colocados en la obra. Se pueden hincar con o sin tapa en la punta, pudiéndose rellenar posteriormente de hormigón, en cuyo caso remitimos a los pilotes de desplazamiento con tubo perdido. 

  Perfiles en H:  Son secciones abiertas muy resistentes a compresión y flexión (ver Figura 75), por lo que absorben bien esfuerzos horizontales como los sismos. Resiste mejor los impactos del martinete que otras secciones y superan fácilmente los estratos duros, en parte porque desalojan poco material. A veces forman parte de pilotes entubados rellenos de hormigón.

46 46

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención Cimentaciones profundas

  Perfiles tubulares:  Formados por chapas de acero soldada o machihembrada (ver



Figura 76), que forman un cajón de secciones diversas (tablestacas). Se emplean con su extremo inferior abierto o cerrado; en este último caso se trata de una entubación perdida que se rellena de hormigón.

http://codocsa.com/proyectos/   Figura 75. Hinca de pilote metálico. Fuente: http://codocsa.com/proyectos/

Figura 76. Ejemplos de secciones transversales de tablestacas de acero. Fuente: EN-UNE 12699

3.3.2.1.3 

Pilote metálico atornillado

Los pilotes empujados por hélice "helical piles" son elementos prefabricados que se introducen en el terreno a modo de tornillo mediante un motor eléctrico (ver Figura 77). El pilote queda incluido en el suelo, compactándolo durante la instalación. Una gran ventaja es que no es necesario extraer el material, lo cual es de interés, por ejemplo, cuando no se quieren producir residuos en un terreno contaminado.

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Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie

Figura 77. Pilotes empujados por hélice. Fuente: http://www.turnkeyss.ca/helical-pilespiers/  http://www.turnkeyss.ca/helical-pilespiers/ 

Las características de la rosca dependen del tipo del terreno. El diámetro del tubo se encuentra entre 15 y 30 cm, mientras que la hélice puede variar entre 45 y 150 cm. Así, en terrenos blandos, como arcillas blandas o arenas sueltas, se usan hélices muy salientes; mientras en suelos más resistentes como arcillas o gravas, las hélices lo son menos. Las hélices de gran tamaño presentan una gran resistencia al levantamiento; además, su diámetro le dota de una gran resistencia a fuerzas laterales, lo cual los hace muy eficaces en muelles o embarcaderos.

http://stoutconstructionny.com/helical-piles/   Figura 78. Detalle de pilote helicoidal. Fuente: http://stoutconstructionny.com/helical-piles/

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Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención Cimentaciones profundas

Figura 79. Pilote metálico atornillado. Fuente: http://www.fendermarine.com/helical-pile-

driving-foundation-support.html   driving-foundation-support.html

3.3.2.1.4 

Pilote metálico de disco

En suelos arenosos muy sueltos se emplean a veces pilotes metálicos cilíndricos con la punta en forma de tubo cónico unido por nervios radiales a un disco circular concéntrico (Figura 80). El eje hueco en toda la longitud facilita la hinca mediante inyección hidráulica. Se usan principalmente en obras marítimas, donde se requiere una buena penetración del pilote en el suelo.

Figura 80. Pilote de disco. Fuente: http://www.theconstructioncivil.org/types-of-steel-piles/ http://www.theconstructioncivil.org/types-of-steel-piles/  

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Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie 3.3.2.2 

Piloteprefabricadodehormigón

  3.3.2.2.1  Pilote prefabricado de hormigón armado

Los pilotes prefabricados de hormigón armado suelen cuadrados de 15 a 60 cm de lado, aunque también los hay de sección rectangular, circular o poligonal. Por sus dimensiones reducidas se utilizan para cargas y longitudes moderadas, como en obras de edificación. Se confeccionan con hormigones de resistencia característica mayor a 40 MPa. Se comportan bien por fuste en arenas, gravas y arcillas. La durabilidad es buena, pero en ambientes agresivos se deben proteger las armaduras de la corrosión con cementos especiales o revestimientos. Los prefabricados presentan ventajas como el curado al vapor, la disminución de almacenaje en obra, los mayores rendimientos y la calidad entre otros. Ello permite cargas de trabajo de 10  –  12,5 MPa, lo que disminuye la sección para igual capacidad portante. Son habituales secciones de 25x25 cm y 30x30 cm para capacidades que van de 600 a 1000 10 00 kN. Con longitudes largas, se realizan empalmes entre las piezas de hormigón, de un máximo habitual de 12 m por razones de transporte. Las juntas de empalme suelen ser objeto de patente y pueden ser mecánicas (tipo machihembrado), por anclaje mediante resinas epoxi, mediante forros de acero o soldados en piezas metálicas dejadas en los extremos. Además, se debe cuidar la manipulación del pilote desde el vehículo de transporte hasta el lugar de hinca. La protección de la punta del pilote frente a la hinca es un detalle que no se debe olvidar. Para ello suele añadirse una pieza metálica cónica o piramidal, o bien un azuche metálico específico como puede verse en la Figura 81, que permite también la fijación del pilote en un sustrato rocoso. En la Figura 82 se observa la protección de la cabeza del pilote frente a la hinca.

Figura 81. Detalle de azuche de acero en pilote de prefabricado de hormigón (Rodio Kronsa).

Fuente: http://www.fontdarquitectura.com/productos/cimentaciones/pilotes/588  http://www.fontdarquitectura.com/productos/cimentaciones/pilotes/588 

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Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención Cimentaciones profundas

Figura 82. Detalle del anillo de protección del pilote pilo te frente al golpeo. Imagen: I. Serrano

(www.desdeelmurete.com) www.desdeelmurete.com)

3.3.2.2.2  Pilote prefabricado de hormigón armado roscado

En terrenos cenagosos suelen emplearse pilotes de rosca helicoidal de hormigón armado. Aparecieron con posterioridad a los pilotes roscados metálicos, aunque con características similares. Estos pilotes, además, pueden disponer de un tubo central para la inyección del agua útil en terrenos incompresibles. El pilote se prefabrica de hormigón en su fuste con armaduras de refuerzo con un doble zunchado helicoidal, inclinado 45º, para absorber la torsión producida durante el roscado, y con una rosca terminada en un azuche de fundición. El sistema Grimaud (ver Figura 83) pertenece a este tipo de pilotes roscados, constituido por un fuste de sección octogonal terminado por un tornillo de dos hilos cuyo núcleo, troncocónico o cilíndrico, tiene las mismas dimensiones del fuste.

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Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie

Figura 83. Sistema Grimaud de pilote roscado. Fuente:

http://patentimages.storage.googleapis.com/pages/US3277968-3.png http://patentimages.storage.googleapis.com/pages/US3277968-3.png  

3.3.2.2.3  Pilote prefabricado de hormigón pretensado

Los pilotes prefabricados pretensados se emplean en cimentaciones profundas y como anclajes en obras terrestres o marítimas. La resistencia a tracción es igual a la fuerza del pretensado, por lo que presentan mayor resistencia a flexión y a tracción que los pilotes de hormigón armado. Ello justifica su uso donde es necesario resistir grandes esfuerzos horizontales (muelles, pantalanes, zonas sísmicas) o de tracción (macizos de anclaje, muros, etc.). Otro caso de utilización se da en terrenos muy blandos, en los que durante la hinca se generan en el pilote esfuerzos importantes a tracción que se absorben por la precompresión inicial del pretensado. Los pilotes pretensados presentan una mayor durabilidad que los de hormigón armado gracias a la limitación de fisuras por el pretensado, por lo que se recomiendan en suelos agresivos o contaminados, además de no verse afectados por el nivel freático. No obstante en ambientes muy agresivos (marinos, suelos orgánicos, zonas industriales, etc.) en los que se favorece la corrosión de las armaduras, el hormigón suele fabricarse con cementos especiales o incluso con revestimientos protectores bituminosos (por ejemplo, brea-epoxi). Estos revestimientos se pueden aplicar a todo el fuste f uste o solo en el tramo en el que se prevea ambiente agresivo. Los pilotes de hormigón pretensado presentan secciones huecas o macizas, siendo estos últimos, en general, de menor sección que los tubulares (ver Figura 84). Los pilotes suelen ser cilíndricos, aunque también se suministran con sección octogonal y cuadrada aligeradas mediante hueco circular. El hueco central suele utilizarse para introducir los sistemas de instrumentación. Los diámetros habituales oscilan entre los 0,60 y 1,60 m, con espesores mínimos de pared de 10 cm, siendo, en general, más largos y de mayor sección que los

prefabricados de hormigón armado. La fabricación de los pilotes pretensados tubulares se 52 52

 

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención Cimentaciones profundas realiza mediante centrifugado en la planta de prefabricación. Utilizando el curado al vapor en cámaras, se pueden hincar pilotes a las 72 horas de su fabricación. En España ha tenido una gran difusión el pilote Raymond, de hormigón pretensado con secciones rectas tubulares y diámetro de 914 mm y 1372 mm (36” y 54”) para capacidades de carga entre 2500 y 7500 kN. Estos pilotes se recomiendan en obras marítimas y en las soluciones actuales de pila-pilote frecuente en los viaductos.

Figura 84. Secciones de pilotes prefabricados pretensados

Los pilotes pretensados macizos suelen ser cuadrados u octogonales (ver Figura 85), de dimensiones y configuración similares a los prefabricados de hormigón armado, sustituyendo la armadura longitudinal por cables o alambres de pretensar. La armadura longitudinal presenta una cuantía mínima, normalmente del 2% de la sección de hormigón.

Figura 85. Planta de prefabricados de pilotes de hormigón pretensado. Fuente:

http://www.sciaust.com.au/  http://www.sciaust.com.au/  Es necesario reforzar la punta del pilote debido a los importantes esfuerzos que se generan durante la hinca. La armadura transversal está formada por armadura pasiva en espiral con mayor densidad en la cabeza y en la punta debido a las necesidades de zunchado del hormigón durante la hinca. Los pilotes pueden fabricarse de una pieza o en tramos según las necesidades de la obra. Tal y como muestran las Figuras 86 y 87, las l as uniones entre tramos de pilotes pretensados suelen ser más complejas que las de hormigón armado. También es posible empalmar en un mismo pilote tramos pretensados con armados, en función de las solicitaciones. El corte de los pilotes pretensados por pre-tensión tubulares es sencillo y se realiza mediante sierras circulares para hormigón armado.

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Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie

Figura 86. Empalme de pilote pretensado. Fuente: http://www.pilebuckinternatio nal.com   nal.com

Figura 87. Empalme de pilote prefabricado pretensado (Terratest). Fuente: http://www.fontdarquitectura.com/productos/cimentacion es/pilotes/588   es/pilotes/588

Se pueden distinguir los siguientes tipos de pilotes pretensados:

  Pilotes prefabricados pretensados con alambres adherentes . Los pretensados (pre-



tensión) se ejecutan de una sola pieza en las bancadas de las plantas de prefabricados. Las secciones típicas son la cuadrada y la hexagonal. Para grandes longitudes se dispone una junta de empalme para unir diferentes tramos. Las juntas se diseñan para resistir más que el propio pilote. Las conexiones se ajustan y protegen de la corrosión. Una vez conectados se pretensan para asegurar la transmisión de esfuerzos. 

  Pilotes prefabricados con armadura postesa. Se ejecutan en tramos tr amos que se ensamblan hasta obtener la longitud deseada y se postesan con gatos en planta o en la propia obra. La más común es la sección anular (pilote tipo Raymond), con un menor peso propio, con un gran momento de inercia y radio de giro. Se fabrican mediante centrifugado y permiten un fácil acceso para su inspección. La longitud de estos pilotes puede llegar a 60 m, con una sección de hasta 1,50 m.

Figura 88. Pilotes pretensados. Fuente: http://www.pilingcontractors.com.au/ http://www.pilingcontractors.com.au/  

54 54

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención Cimentaciones profundas 3.3.2.3 

Pilotesdedesplazamientohormigonados“insitu”  Pilotesdedesplazamiento hormigonados“insitu” 

  3.3.2.3.1  Pilote de desplazamiento con chapa ondulada

Se usan cuando se hace necesario proteger el hormigón de agentes erosivos como aguas subterráneas o suelos agresivos. Se recurre al empleo de una camisa de protección de chapa ondulada que una vez hincada queda incorporada al pilote. El mayor costo del sistema aconseja este tipo de pilotes únicamente cuando las condiciones justifiquen su necesidad. Se indican a continuación algunos de los sistemas que se aplican en la actualidad.

3.3.2.3.1.1   Pilote “button-bottom” 

Este pilote emplea un tubo metálico de unos 35 cm de diámetro que se hinca en el terreno hasta el rechazo. Presenta en el extremo del tubo una punta de hormigón prefabricado (button) de diámetro algo mayor que queda perdida. La forma y resistencia de esta punta permite atravesar estratos de gran resistencia. En la Figura 89 se ha representado la ejecución de un pilote de este tipo. La chapa ondulada que ha de proteger al hormigón se hace descender por el interior del tubo hasta su unión con el fondo ( bottom) y a continuación se hormigona mientras se extrae la entubación de hinca sin peligro gracias a la fijación de la chapa interior.

Figura 89. Pilote entubado “button“button-bottom” (Western Foundation Corporation Virginia, Virginia, USA)

En principio, esta chapa corrugada favorecería la resistencia por fuste del pilote, sin embargo, el hueco que se forma a su alrededor cuando se recupera el tubo de hinca no favorece el rozamiento, por lo que es mejor considerar que trabaja por punta. Su longitud alcanza unos 20 - 30 m, soportando cargas de unos 500 kN o mayores. Este tipo de pilote es patente de Western.

3.3.2.3.1.2   Pilote Pedestal

El pilote “Pedestal”, de Western, W estern, es un pilote de asiento formado por un “bulbo” en el que se

incrusta un fuste formado por chapa ondulada que se llena de hormigón, mientras que el tubo de hinca se extrae. En la Figura 90 se pueden ver las fases de ejecución:

55 55

   

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie

       



El tubo de hinca, con el botón normalizado, se introduce hasta el nivel requerido.



Se coloca una carga de hormigón en el tubo.



Se coloca sobre el hormigón un núcleo sólido y se extrae en parte el tubo de hinca.



Se golpea el núcleo con un martinete para obligar a salir al hormigón, formándose un ensanchamiento por encima y alrededor del botón.

  Se hincan conjuntamente el tubo y el núcleo del ensanchamiento, provocando una



mayor compactación y ensanchamiento. 

  Se hormigona el cuerpo del pilote y se recupera el tubo de hinca. Mientras se recupera el tubo, se mantiene el núcleo sobre el hormigón para evitar que ésta ascienda con el tubo.

Figura 90. Pilote Pedestal (Western Foundation Corporation Virginia, USA)

3.3.2.3.1.3  Pilote Cobi de mandril neumático

El pilote “Cobi” se hormigona en obra con un revestimiento interior de chapa ondulada similar

a un tubo para drenaje, de 20 a 50 cm de diámetro. El tubo se hinca por medio de un mandril o núcleo cilíndrico de acero solidario al mazo que puede expansionarse para sujetar el interior del tubo y sus corrugaciones. Dicho mandril está formado por cuatro segmentos longitudinales de acero, que una vez introducidos en el interior de la camisa metálica, se expanden al inyectar aire comprimido a una presión de unos 0,9 MPa. La camisa con el mandril incorporado y con un azuche en la parte inferior, forma así un conjunto que se hinca bajo los golpes de la maza sobre el mandril. Una vez apoyada la camisa sobre la capa resistente del terreno, se extrae el aire a presión de su interior, con lo que los segmentos del mandril se repliegan para extraer la entubación. A continuación se realiza el hormigonado y la compactación. La Figura 91 muestra el procedimiento constructivo de un pilote Cobi. Un pilote muy parecido al Cobi es el tipo Hércules. También precisa de un mandril, pero su expansión se produce por acuñamiento mecánico. En ambos casos, son posibles longitudes hasta 30 m.

56 56

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención Cimentaciones profundas

Figura 91. Pilote Cobi de mandril neumático. Fuente: Davidian (1981)

Unión  3.3.2.3.1.4   Pilote “monotubo” Unión 

El pilote "monotubo" Unión es un tubo de acero de sección cónica y estriada de pequeño espesor que se hinca sin ayuda de un núcleo o mandril. El estriado permite soportar los esfuerzos de hinca sin pandeo. Presentan un diámetro de 20 cm en punta y de 30 a 45 cm en cabeza. Se emplea en longitud hasta de 37 m y cargas de 300 a 600 kN. Son especialmente apropiados para trabajos pequeños, porque no requieren equipos especiales de hinca, como es el mandril. La Figura 92 muestra el aspecto de un pilote de este tipo, donde se aprecia la armadura y el hormigonado en su interior.

Figura 92. Pilote “monotubo” Unión Metal. Fuente:

http://constructoraindustrialyminas.com/blog/tag/fundaciones-de-construccion/   http://constructoraindustrialyminas.com/blog/tag/fundaciones-de-construccion/

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Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie 3.3.2.3.1.5   Pilote Raymond cónico escalonado

El pilote Raymond, inventado en 1897, es uno de los primeros con tubo de entibación, aunque se sigue utilizando en algunos países, especialmente en los Estados Unidos. Está formado por varios tramos de tubo de acero de pared delgada, corrugado en espiral, de unos 20 cm de diámetro en la punta. Se enroscan tubos contiguos con longitudes normalizadas, de unos 2,5 m, hasta alcanzar la profundidad requerida. Forma, por tanto, un pilote cónico protegido en el fondo por un cierre resistente, que permite su hincado en terrenos de cierta cohesión. Este pilote se puede hincar hasta profundidades de 40 m. Es capaz de soportar grandes cargas, de 400 a 750 kN, dependiendo del diámetro de la punta, a pesar del escaso diámetro debido a la forma troncocónica y la superficie lateral corrugada. La hinca se realiza con un mandril solidario con el tubo, sobre el cual actúa la maza. El mandril es un vástago metálico que se introduce en este tipo de pilotes de acero huecos durante la hinca para evitar la abolladura. Realizada la hinca, se extrae el mandril del pilote y el tubo se rellena de hormigón, con o sin armadura. En la Figura 93 se aprecia el proceso previo de hinca de este tipo de pilote.

Figura 93. Hincado de pilote Raymond. Fuente: http://www.pilelineonline.com/devtt.htm  http://www.pilelineonline.com/devtt.htm 

3.3.2.3.2  Pilote de desplazamiento con camisa recuperable

En los años 50 apareció un tipo de pilote denominado “apisonado” que se usó mucho hasta entrados los 70. Se trata de hincar un tubo metálico cerrado por su parte inferior hasta alcanzar la longitud requerida. Al principio era un tapón de hormigón seco, que derivó hacia una cabeza o azuche metálico. Después se colocaba la armadura y se hormigonaba de abajo

hacia arriba recuperando la entubación y dejando perdido el tapón en el fondo. La Figura 94 muestra el procedimiento constructivo de un pilote hormigonado con camisa recuperable.

58 58

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención Cimentaciones profundas

Este procedimiento ha permitido realizar pilotes de diámetros entre 45 y 60 cm y longitudes de 20 m, con capacidades entre 800 y 1350 kN, con rendimientos entre 60 y 80 m por turno.

Figura 94. Ejecución de pilote hormigonado en obra con camisa recuperable. Fuente: UNE-EN

12699 Resulta interesante resaltar que el tubo se debe recuperar muy lentamente y con precaución para evitar el arrastre de una parte del pilote o su rotura. La ventaja es que la retirada del tubo es simultánea con el hormigonado, lo que permite que el hormigón rellene cualquier desigualdad del terreno, obteniéndose un importante rozamiento. ro zamiento.

3.3.2.3.2.1   Pilote de desplazamiento con azuche y tubería recuperable

El pilote de desplazamiento con azuche (pilotes CPI-2 en la nomenclatura de las Normas Tecnológicas de Edificación, NTE), consiste en un tubo de acero hincado en el terreno con un azuche de punta cónica o plana en su extremo inferior (ver Figura 92), que puede ser metálica o de hormigón prefabricado. Se recupera la tubería, si es preciso mediante vibradores, dejando el azuche o tapa perdido. El pilote se ejecuta sin extracción de terreno, por lo que no puede comprobarse la naturaleza del suelo que se va atravesando. El hueco generado por la hinca se rellena con hormigón fresco y armadura. El azuche posee un diámetro exterior unos 5 cm mayor que el pilote, con la parte superior cilíndrica preparada para introducir el extremo inferior de la entubación.

59 59

   

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie

Figura 95. Terminación plana del azuche de una camisa metálica. Fuente:

procedimientosconstruccion.blogs.upv.es  procedimientosconstruccion.blogs.upv.es  Su uso habitual es como pilotaje de poca profundidad trabajando por punta, apoyado en roca o capas duras de terreno, tras atravesar capas blandas. En terrenos granulares de medios a flojos, o con capas alternadas coherentes y granulares de alguna consistencia, trabaja por fuste y punta. Se emplean diámetros pequeños (entre 30 y 65 cm) en terrenos resistentes, pero poco estables. La armadura tiene una longitud que será, al menos, de 6 m o 9 veces el diámetro del pilote. La longitud del pilote depende de la resbaladera sobre la que desliza la tubería, en torno a los 22 m. Con golpes de maza se hinca la entubación y se encaja hasta la profundidad requerida. Luego se extrae la entubación con la precaución de que quede un mínimo de hormigón igual a 2 veces el diámetro interior; así se impide la entrada de agua por la parte inferior del tubo y el corte del pilote. Durante la extracción se pierde el azuche. La entubación se extrae con un golpe en la cabeza, logrando el efecto de vibrado del hormigón, circunstancia que ha dado nombre al pilote “Vibro”, que es el más conocido dentro de este tipo. Para la hinca se usa un

martinete hidráulico o diésel que golpea la cabeza del pilote para introducirlo en el terreno. El pilote se clava hasta la capa firme y la capacidad portante se comprueba por el número de golpes necesarios para alcanzar una penetración determinada. Es muy frecuente utilizar la denominada fórmula de los holandeses, denominada fórmula holandeses, aplicándose un coeficiente de seguridad de 6. A parte del Vibro, otros pilotes comerciales que utilizan técnicas parecidas son el Simplex, Express, Alpha o Western. La Figura 96 muestra de una forma simplificada las siguientes fases de ejecución de este tipo de pilote:

  Puesta en obra y colocación de un azuche metálico o tapón en la base.   Hincado de tubería hueca y azuche mediante golpeo con maza o martillo hasta

 

llegar al rechazo.

       



Colocación de la armadura hasta el fondo del pilote



Hormigonado en seco.



Extracción de la camisa, dejando el azuche o tapa perdido.



Demolición de una longitud no menor a 1 m (descabezado del pilote)

60 60

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención Cimentaciones profundas

Figura 96. Hinca de la entubación de pilote de desplazamiento con azuche. Fuente:

https://aparejata.wordpress.com/category/pilotaje/   https://aparejata.wordpress.com/category/pilotaje/

3.3.2.3.2.2   Pilote de desplazamiento con tapón de gravas u hormigón

El pilote de desplazamiento con tapón de gravas, CPI-3, según las NTE, presenta características similares al CPI-2. La perforación se realiza mediante la hinca de una tubería de acero con la boca inferior cerrada con un tapón de gravas. La maza golpea por el interior de la tubería sobre las gravas, que arrastra la tubería hacia el interior del terreno hasta llegar a la profundidad requerida, donde el tapón queda perdido. El golpe de maza desaloja el tapón del tubo y queda una base ensanchada en la punta del pilote. Al ser un pilote hincado, la perforación se realiza sin extracción de residuos. La longitud máxima del pilote, de unos 22 m, viene limitada por la resbaladera por la que desliza la tubería. t ubería. Los diámetros utilizados son de 30 a 65 cm. Este método es utilizado debido a su alta capacidad de carga y tracción, y los bajos niveles de ruido y las vibraciones del suelo. Su uso habitual es como pilotaje trabajando por fuste en terrenos granulares de compacidad media o en terrenos con capas alternadas coherentes y granulares de alguna consistencia. Sin embargo, no se recomienda su uso en suelos cohesivos, donde la compactación de la base no es factible. Una vez finalizada la hinca, se introduce la armadura, se quita la camisa y se vierte simultáneamente el hormigón por tongadas, que se vibra o se compacta por golpeo mediante una apisonadora que se desploma por el interior de la tubería para garantizar la continuidad del pilote. Se procede a extraer el tubo cuidando que quede un mínimo de hormigón que deberá ser el doble de su diámetro interno, para impedir el ingreso de agua por la parte inferior de la entubación. El hormigón debe ser de consistencia seca o plástica. Cuando el tapón utilizado es de hormigón, nos encontramos ante el sistema Franki, conocido

por sus siglas en inglés PIF ( pressure-injected footing), que sería una versión mejorada de los pilotes hincados Simplex. Fue desarrollado en 1909 por el ingeniero belga Frankignoul Edgard y desde entonces se ha utilizado con éxito. El hormigón se coloca en pequeñas tongadas y se va 61 61

   

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie compactando hasta obtener un tapón que debe tener como mínimo tres veces el diámetro del pilote. Una vez se llega a la profundidad adecuada, se sujeta la entubación y se golpea el tapón para expulsarlo hacia abajo, creando así un bulbo o “punta ensanchada” a base de compactar el terreno, lo que mejora la eficiencia de este pilote a tracción. En la Figura 97 se puede ver el aspecto y dimensiones que presenta el bulbo de un pilote Franki. Pueden llegar hasta profundidades de 30 m, aunque su longitud óptima de trabajo está por debajo de 20 m.

http://www.geoforum.com/   F uente: http://www.geoforum.com/ Figura 97. Aspecto de un pilote Franki. Fuente: En la Figura 98 se representan las fases constructivas de este tipo de pilote:

  Ejecución de tapón de gravas, arena y hormigón (de consistencia 0) dentro de la



entubación dispuesto en tongadas pequeñas y fuertemente compactado, de espesor 3Φ.   

  Golpeo sobre el tapón para arrastrar la entubación hasta la cota requerida.   Golpeo del tapón y extracción de la entubación para desalojo del mismo, quedando como punta del pilote un ensanche.



  Colocación de la armadura dentro de la entubación cuidando el recubrimiento mínimo



l a vez que se va hormigonando por tongadas.   Extracción de la entubación a la

Figura 98. Procedimiento constructivo de un pilote Franki. Fuente:

http://www.frankipile.co.id/frankipile.php  http://www.frankipile.co.id/frankipile.php  62 62

   

Procedimientos Procedimien tos de construcción de cimientos y estructuras de contención Cimentaciones profundas 3.3.2.3.3 

Pilote roscado sin extracción de terreno

Una forma diferente de introducir la camisa en el terreno es el roscado. En la Figura 99 se muestra la ejecución de este tipo de pilotes. Se observa que la única diferencia con los pilotes hincados hormigonados en obra es la forma de introducir el entubado. Existen distintos tipos de pilotes atendiendo a la empresa que los comercializa. Se describen brevemente los pilotes Fundex, Omega y Atlas.

Figura 99. Ejecución de pilotes roscados realizados en obra. Fuente: EN-UNE 12699

3.3.2.3.3.1 

Sistema “Fundex” de ejecución de pilotes de desplazamiento a rotación 

El sistema “Fundex” de pilotes de desplazamiento por rotación requiere una cabeza de

rotación en punta no recuperable. En la Figura 100 se representa el método de ejecución, que consta de las siguientes fases: 1.  El hueco de perforación se cierra de forma estanca mediante una cabeza especial de perforación 2.  A través de una mesa de rotación gira el taladro formado por la cabeza de perforación y el entubado 3.  Se coloca la armadura sobre la longitud del pilote 4.  Se hormigona hasta alcanzar la cota del terreno 5.  Se retira el entubado a través de la mesa de perforación, manteniendo un control constante del vertido del hormigón.

63 63

   

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie

http://www.pfahlkoenig.de/en/FUNDEX-Pile  Figura 100. Sistema Fundex. Fuente: http://www.pfahlkoenig.de/en/FUNDEX-Pile 

3.3.2.3.3.2

  Sistema “Omega” de ejecución de pilotes de desplazamiento por rotación  

El sistema Omega de ejecución de pilotes permite mediante la rotación y empuje a la cabeza en la fase de perforación, y rotación y tiro en la fase de extracción, la instalación de pilotes con total ausencia de vibraciones y produciendo un desplazamiento lateral del terreno que lo compacta y evitando la extracción del material. En la Figura 101 se muestra la cabeza de rotación y la máquina que sirve para instalar un pilote Omega.

Figura 101. Sistema Omega de ejecución de pilotes. Imagen: W. Van Impe

(http://scon.persianblog.ir/post/121/) http://scon.persianblog.ir/post/121/)

Durante el descenso el cabezal rotatorio desplaza lateralmente el terreno. Una vez se alcanza la profundidad necesaria, la cabeza se extrae mientras se inyecta hormigón a través de la varilla del tubo central. La cabeza permanece rotando en el mismo sentido y mantiene el

64 64

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención Cimentaciones profundas desplazamiento lateral del terreno. Por encima del diámetro máximo de la cabeza, unas hélices horizontales y la inclinación del ángulo superior producen un segundo desplazamiento del terreno durante la extracción y la fase de hormigonado. El pilote se hormigona bajo presión controlada, lo cual implica un tercer desplazamiento del terreno, asegurando un elevado rozamiento terreno-hormigón. Se utilizan diámetros entre 360 mm y 560 mm, con escalones de 50 mm. La longitud habitual suele ser de unos 32 m, aunque se puede progresar más con empalmes especiales. La 2 capacidad de carga es de hasta 2000 kN, con una tensión de trabajo normal de 70 kg/cm . El equipo puede dar una inclinación de 1/3 como máximo. El rendimiento es superior a 150 m por turno.

3.3.2.3.3.3   Pilotes roscados Atlas

Los pilotes roscados tipo “Atlas” y sus variantes son pilotes de desplazamiento hormigonados

en obra (ver Figura 102). Presentan forma de tornillo y están diseñados para aprovechar al máximo la capacidad portante del terreno. El terreno se va compactando a la vez que se introduce el pilote. Al extraer la perforadora queda una perforación en forma de tornillo que maximiza la transmisión de esfuerzos a lo largo del fuste.

Figura 102. Pilote roscado tipo Atlas (Franki). Fuente: http://www.geoforum.com/ http://www.geoforum.com/  

El proceso constructivo, tal y como se representa en la Figura 103, consta de las siguientes fases:

  Puesta a punto y colocación de una punta perdida.



  Penetración de la puntera en el terreno hasta la profundidad requerida.   Colocación de armaduras.

 

65 65

   

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie

  Retirada progresiva del útil de corte y perforación girando en sentido contrario y



hormigonando el pozo desde el interior del útil.

Figura 103. Procedimiento constructivo de los pilotes roscados Atlas (Franki). (Franki) . Fuente:

http://www.geoforum.com/   http://www.geoforum.com/

hormigonados os “in situ”  3.3.3  Pilotes perforados hormigonad Se denominan pilotes excavados o perforados aquellos que en su ejecución, se efectúa una perforación por extracción del terreno. Debido a esta forma de instalación, se suelen denominar también pilotes de sustitución. Los pilotes perforados se hormigonan en obra. Respecto a los pilotes hincados, los excavados exc avados presentan las siguientes ventajas:

  Pueden obtenerse muestras del terreno mientras se realiza la excavación.   Pueden atravesarse con más facilidad estratos duros.  

  



Los sistemas de perforación producen mucho menos ruido y vibraciones, con maquinaria generalmente más ligera y más barata.

  Pueden alcanzarse mayores profundidades.

De la misma manera que en los hincados, existen diversos procedimientos de ejecución, con o sin entubación, según la consistencia y estabilidad del terreno, y con diferentes sistemas de compactación del hormigón: mecánicamente o con aire comprimido. Si se emplea entubación, su recuperación o integración definitiva se debe decidir con los mismos criterios que en los pilotes hincados; en terrenos de cierta consistencia, puede no ser necesaria la entubación, en cuyo caso la excavación puede realizarse con lodos o en seco. El hormigón que se vierte para conformar este tipo de pilotes, debe presentar algunas características especiales, según indica el CTE:



  Alta capacidad de resistencia contra la segregación   Alta plasticidad y buena cohesión   Buena fluidez

 

66 66

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención Cimentaciones profundas

  Capacidad de autocompactación   Suficiente trabajabilidad durante el proceso de vertido, incluida la retirada, en su caso,

 

de los entubados provisionales

3.3.3.1 

Pilotedeextracciónconentubaciónrecuperable

  El pilote de extracción de tierras por el interior de una entubación recuperable, CPI-4 según las NTE, es un tipo de pilote perforado y hormigonado en obra con una tubería de sostenimiento metálica denominada camisa. Se recomienda en terrenos que por su baja consistencia o por la presencia del nivel freático sufren desprendimientos y se desmoronan durante la excavación, o cuando aparecen deformaciones excesivas. Este tipo de pilote es muy útil en empotramientos en roca, pilotes a perforar en zonas con bolos, estratos cementados, en incluso en zonas con rellenos muy heterogéneos como escolleras. Trabaja como pilotaje de poca profundidad trabajando por punta, apoyado en roca, así como pilotaje trabajando por fuste en terreno coherente firme, prácticamente homogéneo. Este sistema elimina de forma efectiva las fuertes vibraciones en el terreno que se producen por la hinca de pilotes. Sin embargo, una de las desventajas más importantes es su elevado coste. Para introducir la entubación, en la actualidad se han generalizado dos técnicas: mediante vibración y empuje, o bien apoyándose en el par de la perforadora. Con la vibración se puede introducir y extraer la tubería, es un sistema rápido pero que a veces resulta complicado con algunos terrenos de gravas, acarreos o bloques. La Figura 104 muestra la hinca de la camisa mediante un vibrohincador. El sistema de entibación por rotación es más versátil en el que la extracción se realiza mediante un collar hid ráulico conocido como “morsa”   (ver Figura 105). Este último sistema es más lento que la vibración, pero puede atacar la mayoría de los terrenos, alcanzando rendimientos de 30 a 40 m por turno.

Figura 104. Hinca de la entubación mediante vibrohincador hidráulico SVR 24 VM. Fuente:

http://www.directindustry.es/prod/ozkanlar-hidrolik/product-123495-1605261.html http://www.directindustry.es/prod/ozkanlar-hidrolik/product-123495-1605261.html   67 67

 

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie

Figura 105. Morsa para la extracción. Fuente: https://micropilotes.wordpress.com/  https://micropilotes.wordpress.com/ 

Las camisas se acoplan por tramos hasta alcanzar la profundidad requerida. Los primeros metros de la perforación se realizan por hinca con tapón de grava. Una vez se hinca la camisa se limpia el fondo de la excavación mediante un cazo o “bucket”. Tiene mucha importancia la limpieza y lubricación de las camisas para su posterior extracción. Son habituales diámetros de 45 cm a 250 cm, alcanzándose profundidades entre 35 y 45 m. Se pueden llegar a profundidades superiores a 50 m, en función de las características del kelly   telescópico que sostiene la herramienta de perforación. Sin embargo, en obras de edificación este tipo de pilotes no suelen superar los 10 m de profundidad, para no utilizar equipos especiales en su extracción. La excavación se realiza mediante extracción con cuchara de cable y percusión con trépano para atravesar terrenos granulares gruesos, con bolones, grandes bloques o estratos cementados. La excavación en terrenos blandos y medios se realiza mediante cazos (Figura 106) o barrenas de hélice cortas (Figura 107). En suelos sueltos y con nivel freático se utilizan cucharas bivalvas. Con terrenos más duros se hace necesaria la inclusión en la barrena de dientes con puntas de widia. En terrenos muy competentes y roca se utiliza una corona cor ona circular con puntas de widia e incluso un trépano cuando tienen que perforarse suelos muy duros o atravesar estratos muy compactos.

Figura 106. Cazo o “buckets” para extracción de

Figura 107. Hélice corta con dientes

material. Fuente:

para extracción de material. Cortesía

https://micropilotes.wordpress.com/  https://micropilotes.wordpress.com/ 

Dragados y construcciones, S.L.

68 68

 

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención Cimentaciones profundas Tras limpiar el fondo de la perforación una grúa introduce la armadura (Figuras 108 y 109). Para garantizar el recubrimiento mínimo, se levanta 20 cm sobre el fondo de la excavación y se colocan separadores para su correcto centrado.

Figura 108. Colocación de la armadura dentro de la camisa. Fuente:

http://www.pilotesyobras.com

(www.desdeelmurete.com)) Figura 109. Colocación de armaduras en pilotes. Imagen: I. Serrano (www.desdeelmurete.com Colocada la armadura, comienza el hormigonado y la extracción simultánea de la camisa de forma que siempre quede un mínimo de dos diámetros de hormigón fresco dentro de ella (1 a 2 m, aproximadamente). Así, se consigue evitar cortes en el hormigonado por el desprendimiento de las paredes de la perforación. Se utiliza un tubo Tremie  para verter el hormigón dentro de la perforación para evitar segregaciones y exudaciones (ver Figuras 110 y 111). Este tubo se introduce por dentro de la armadura hasta alcanzar el fondo de la perforación. A continuación se bombea el hormigón. El diámetro exterior del Tremie no podrá exceder de 0,35 veces el diámetro del pilote o diámetro interior de la entubación, ni tampoco 0,60 veces el espacio interior de la jaula de armaduras para pilotes circulares. Para garantizar

la homogeneidad del pilote, se requieren hormigones fluidos (conos de Abrams de 15-16 cm) con dosificaciones de hormigón de 350 kg de cemento por m 3  de hormigón y con áridos no superiores a 20 mm. El hormigonado termina cuando el hormigón alcanza la rasante del terreno. 69 69

   

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie

Figura 110. Tubería Tremie para

Figura 111. Hormigonado con tubo Tremie.

hormigonado del pilote. Fuente: I. Serrano (www.desdeelmurete.com) www.desdeelmurete.com)

Fuente: http://blog.360gradosenconcreto.com/ http://blog.360gradosenconcreto.com/  

Resumiendo, la ejecución de este tipo de pilotes se puede resumir en las siguientes fases, según la Figura 112: 

  Posicionamiento de la tubería mediante entubadora   Excavación con cazo o hélice conteniendo simultáneamente las paredes de la



perforación con tubería.

  Colocación de la armadura.   Hormigonado mediante tubo Tremie y extracción simultánea de la camisa.   Pilote terminado.

  

Figura 112. Fases en de la ejecución de un pilote de extracción con tubería recuperable.

Fuente: http://www.tecnoiberica.es/ http://www.tecnoiberica.es/   70 70

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención Cimentaciones profundas

El antecedente del pilote perforado es el pilote de cabría, donde se realiza una excavación circular con una cuchara de valvas (ver Figura 59). Cuando la cuchara no puede avanzar, se utiliza un trépano. Sin embargo, el procedimiento es de bajo rendimiento, de unos 15 m por turno. Plantea dificultades la extracción de la entubación, de forma que la capacidad de los cabrestantes de tiro limitan el diámetro a un máximo de 0,65 m y profundidades de algo más de 15 m. La capacidad del pilote oscila alrededor de 1200 kN. Hoy la perforación rotativa o con lodos tixotrópicos permite mejores rendimientos. La primera mejora al pilote de cabría fue el pilote Benotto, en la que se colocaba un “collar” alrededor de la entubación para dar un movimiento de vaivén que reduce el rozamiento del terreno al introducir el tubo. Se resuelven así las dificultades que plantea la recuperación de la entubación en pilotes de gran diámetro (> 0,90 m), con capacidades de carga de hasta 3000 kN. Se excava mediante una cuchara-trépano cuchara-trépano (“hammer(“hammer-grab”) tipo prensil (ver prensil (ver Figura 113), de gran potencia, y una máquina entubadora. La excavación se realiza por el efecto combinado que produce la penetración del tubo en el terreno y la fragmentación provocada por la caída libre de la cuchara. La entubación avanza por delante de la excavación, asegurando su estabilidad en terrenos poco consistentes. Por otra parte, el movimiento de vaivén que se produce al extraer el tubo, compacta el hormigón y hace que penetre en el terreno, con el consiguiente aumento de la capacidad portante del pilote.

Figura 113. Cuchara “hammer“hammer-grab” en sección (UNE-EN (UNE-EN 1536) y funcionamiento (SAMBO)

3.3.3.2 

Pilotedeextracciónconcamisaperdida

  El pilote de extracción con camisa perdida, CPI-5 según las NTE, constituye una variante del CPI-4 donde la camisa perdida (CPI-1) se deja formando parte del pilote. La entubación protege el tramo del pilote donde el hormigón fresco se expone a un terreno agresivo o a un flujo de

agua, por eso a este pilote también se le denomina pilote blindado (Figura 114). También se usa para atravesar cavernas en rocas cársticas o dolinas y permitir el hormigonado sin pérdidas. La camisa debe profundizar en al menos dos diámetros por debajo de la capa que causa los problemas. 71 71

   

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie

Figura 114. Pilote blindado en uso marítimo. mar ítimo. Fuente: http://www.iberica-ts.es/pilotes.html  http://www.iberica-ts.es/pilotes.html 

Este pilote suele trabajar por punta apoyado en estratos duros. No es habitual en edificación, aunque sí que es frecuente en puertos o pantalanes. Los diámetros y las características de los materiales son los mismos que los del tipo CPI-4. Se pueden alcanzar profundidades superiores a 50 m, en función de las características del barretón telescópico tipo kelly   que sostiene la herramienta de perforación. La camisa generalmente no abarca toda la longitud del pilote, y su sección de acero se considera en su cálculo estructural. Además, la camisa evita la influencia del rozamiento negativo. En otras ocasiones, en pilotes excavados sin sostenimiento o utilizando lodos bentoníticos, se añade a la armadura del pilote una camisa que queda perdida. En la Figura 115 se observa una hélice de perforación empleada en la excavación. La Figura 116 muestra la instalación de la camisa perdida.

Figura 115. Detalle de la hélice de perforación

Figura 116. Instalación de la camisa perdida.

de un pilote con camisa c amisa perdida. Fuente: www.solumcimentaciones.com  www.solumcimentaciones.com 

Fuente: www.pilotesyobras.com www.pilotesyobras.com  

Las fases de ejecución de este tipo de pilote son las siguientes, según la Figura 117: 

  Excavación con cazo o hélice conteniendo las paredes de la perforación con tubería.

72 72

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención Cimentaciones profundas

 

  Colocación de la armadura.   Hormigonado mediante tubo Tremie, sin extracción de la tubería de revestimiento.

Figura 117. Fases de ejecución de un pilote perforado con camisa perdida. Fuente:

http://www.tecnoiberica.es/  http://www.tecnoiberica.es/ 

3.3.3.3 

Piloteperforadosinentubaciónconfluidosestabilizadores

  El pilote perforado sin entubación con fluidos estabilizadores, CPI-6 según la NTE, se perfora al mismo tiempo que se vierten lodos que, gracias a sus propiedades expansivas y tixotrópicas, estabilizan las paredes de terrenos inestables o con nivel freático alto. Las bentonitas, una mezcla de arcilla de sílice y aluminio, presentan propiedades tixotrópicas y se hinchan con la humedad adhiriéndose a las paredes de la perforación formando una película impermeable. Los polímeros, de uso más reciente y de mayor costo, presentan propiedades iónicas que propician la adherencia entre el hormigón y el terreno. Aventajan a las bentonitas en que no precisan de gran espacio para su preparación, diluyéndose en contacto con el CaO el cemento, con lo cual el residuo se evacúa sin contaminar. Estos fluidos forman una suspensión homogénea y estable que ejerce suficiente presión sobre las paredes para evitar desmoronamientos, manteniendo manteniendo en suspensión partículas de hasta 10 mm. Este procedimiento se aplica preferentemente en terrenos finos sin estratos granulares gruesos libres de matriz fina o grandes bloques. La técnica fracasa cuando se deben atravesar estratos de gran permeabilidad, donde el lodo se pierde por el terreno. El pilote suele trabajar por punta apoyado en roca o capas duras de terreno, una vez ha atravesado capas blandas que se mantengan sin desprendimientos por efecto de los lodos. El procedimiento es rápido y económico, resolviendo los inconvenientes de la extracción de la entubación y el condicionante del diámetro máximo a perforar. Los diámetros usuales son 45 a 150 cm, con capacidades de más de 5000 kN, aunque con la maquinaria actual se pueden

llegar a 260 cm. Se alcanzan profundidades superiores a 50 m, en función del kelly  telescópico  telescópico que sostiene la herramienta de perforación. Sin embargo, no es desdeñable la complicación que supone el uso de los lodos a medida que aumenta la profundidad.

73 73

 

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie El procedimiento constructivo es similar al utilizado con los muros pantalla. La boca de excavación se protege con un murete-guía que permite el guiado del útil de perforación y protege del desplome del terreno (Figura 118). Normalmente es una entibación provisional en superficie (boquilla o virola) que evita los desprendimientos. Para estabilizar la perforación, el nivel del lodo debe mantenerse constante y próximo al nivel de coronación del murete-guía, por lo que se deben aportar lodos según avanza la excavación. Para la perforación y extracción de tierras se utilizan cucharas o buckets , como la mostrada en la Figura 119. Un inconveniente del bucket  es  es que al extraerlo ejerce cierta succión que puede desestabilizar las paredes. Este efecto es acusado con diámetros menores a 50 cm, por lo que este método se restringe a diámetros por encima de 60 cm. Los restos de la excavación se van depositando en su fondo, por lo que es fundamental la limpieza de la punta del pilote. “

”

Figura 118. Murete guía para la perforación del pilote. Imagen: I. Serrano

(www.desdeelmurete.com) www.desdeelmurete.com)

Figura 119. Bucket  de  de perforación. Fuente: http://www.ecvv.com/product/3257078.html  http://www.ecvv.com/product/3257078.html 

El lector comprenderá que no es posible perforar con hélice utilizando lodos, pues el material se escurre entre los pasos de ésta. Al trabajar con buckets, los rendimientos se reducen a la

74 74

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención Cimentaciones profundas

mitad (40 – 50 m por turno) respecto a la hélice, aunque casi triplican a los que se alcanzan con la cuchara de valvas. Tras la perforación, se introduce la armadura y se vierte el hormigón con un tubo Tremie hasta el fondo de la excavación. Las dimensiones mínimas del Tremie se detallaron en el apartado que describía el pilote de extracción con entubación recuperable. La tubería se eleva a medida que se hormigona, con su boca inferior embebida un mínimo de 4 m dentro del hormigón fresco, para evitar posibles cortes durante el vertido. Se utiliza un hormigón de consistencia fluida. Además, deben controlarse las características del fluido estabilizador para evitar contaminaciones en el hormigón. Los fluidos estabilizadores pueden estabilizar la excavación en toda su altura o bien una parte. Durante la construcción el nivel de lodos debe mantenerse en un nivel apropiado, siempre por encima del nivel freático al menos de 1,0 a 1,5 m. Este procedimiento requiere una central de tratamiento de lodos para controlar su calidad (viscosidad y contenido en finos) y la regeneración de los lodos contaminados. Para su limpieza se utilizan bombas de fondo que extraen el lodo sucio e incorporan el lodo regenerado. Pueden emplearse para ello sistemas de circulación directa (Figura 120) que introducen lodos frescos por la punta que desplazan al lodo contaminado, que sale por la cabeza, o sistemas de circulación inversa (Figura 121) que lo hacen aspirando el fluido contaminado del fondo y alimentan con lodo fresco por la cabeza.

Figura 120. Método de perforación con circulación directa. Fuente: UNE- EN 1536

75 75

   

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie

Figura 121. Método de perforación por circulación circ ulación inversa. Fuente: UNE-EN 1536

Se pueden distinguir las siguientes fases constructivas (ver Figura F igura 122):

         



Excavación con cuchara y vertido de lodo en la excavación para extracción de la tierra.



Cambio de lodo contaminado y limpieza del fondo del pilote



Introducción de las armaduras.



Hormigonado desde el fondo mediante tubo Tremie y recuperación del lodo.



Pilote terminado.

Figura 122. Fases constructivas de un pilote CPI-6. Fuente:

http://procedimientosconstruccion.blogs.upv.es/  http://procedimientosconstruccion.blogs.upv.es/ 

76 76

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención Cimentaciones profundas 3.3.3.4 

Pilotedeextracciónconbarrenasinentubación

  Según la NTE, se denomina CPI-7 al pilote perforado a rotación en seco y hormigonado “in situ”, en los que debido a las características del terreno  no precisa el sostenimiento de las paredes (ver Figura 123). Es un pilote rápido de ejecutar y económico, idóneo cuando el terreno está seco y es estable durante la perforación (es el caso de la arena de miga y tosco de la zona norte de Madrid). Los diámetros habituales oscilan entre 45 y 250 cm, con profundidades de hasta 40-50 m, aunque se puede profundizar más en función de las características del kelly   telescópico telescópico que sostiene la herramienta de perforación. Este pilote trabaja por punta apoyado en terreno coherente duro, aunque también lo puede hacer por fuste en terreno coherente firme, prácticamente homogéneo, o coherente de consistencia media en el que no se produzcan desprendimientos de las paredes.

Figura 123. Ejecución de un pilote en seco por rotación. Fuente: http://www.keller-

cimentaciones.com/   cimentaciones.com/ El tipo de terreno decide la forma de excavación. En el caso de terrenos blandos y medios, la excavación se realiza mediante barrenas de hélice cortas (ver Figuras 124 y 125). En cambio, con terrenos más duros se incluyen en la barrena dientes de puntas de carburo de wolframio (widia). En terrenos muy competentes y roca la perforación pasa por una corona circular con puntas de widia. Una vez alcanza la profundidad requerida se limpia el fondo de la excavación

mediante un cazo (Figura 126). Cuando las condiciones son favorables, se pueden conseguir rendimientos de 80 a 100 m por turno, en cuyo caso, no tiene competencia con otros sistemas. De hecho, si se ejecuta el pilote con lodos, el coste puede duplicarse.

77 77

 

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie

Figura 124. Hélice de excavación de un pilote en seco. Imagen: V. Yepes

Figura 125. Extracción de suelo con hélice corta. Imagen: V. Yepes

Figura 126. Cuchara para extraer material en la ejecución de pilotes CPI-7. Imagen: V. Yepes

Para excavar se introduce rotando la hélice en el terreno, la perfora una longitud igual al tramo de la hélice y se extrae ésta rellena de material. Tras limpiar el fondo, se coloca la armadura

con una grúa. Para garantizar el recubrimiento mínimo, se levanta la armadura 20 cm sobre el fondo de la excavación y se colocan separadores para su correcto centrado. A continuación se vierte el hormigón a través de un tubo Tremie, de forma que se eviten segregaciones y exudaciones. Este tubo se introduce por dentro de la jaula de la armadura 78 78

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención Cimentaciones profundas hasta alcanzar el fondo de la perforación. El hormigón debe ser homogéneo y de consistencia fluida (conos de Abrams de 15-16 cm), con dosificaciones de hormigón de 350 kg de cemento 3 por m  de hormigón y áridos no superiores a 20 mm. Conforme avanza el hormigonado se sube simultáneamente el Tremie  con la precaución de mantenerlo siempre unos 2 m dentro del hormigón fresco. f resco. Cuando el hormigón alcanza la cota de la rasante del terreno se concluye con el hormigonado. Por último se procede al descabezado de los pilotes. Por tanto, el proceso de ejecución de los pilotes perforados en seco supone las siguientes fases (Figura 127):

  Perforación mediante barrena hasta la cota deseada, sin ningún sistema de



sostenimiento.

       



Extracción de la barrena y limpieza del fondo del pilote.



Colocación de la armadura en el interior de la excavación.



Hormigonado con tubo Tremie.



Terminación del pilote.

Figura 127. Fases de ejecución de un pilote mediante rotación en seco. Fuente:

http://www.lineaprevencion.com/   http://www.lineaprevencion.com/ Algunas de las ventajas de este tipo de pilote son las siguientes: •

  Es un pilote rápido, de gran rendimiento, limitado sólo por las labores de armado y hormigonado, llegándose a conseguir hasta 400 m en un día.

•

  Al extraer el suelo, se ve lo que se excava en cada barrenada, lo que permite tomar las decisiones más adecuadas.

•

•

  Se puede ver si el pilote se desploma y se tuerce, pudiendo actuar en consecuencia.   Es relativamente sencillo cambiar los útiles de perforación según los requerimientos

del terreno. •

 

El pilote se arma tras la excavación, con lo que la armadura se coloca mejor.

79 79

   

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie 3.3.3.5 

Pilotedeextracciónconbarrenacontinuahueca

  El pilote de barrena helicoidal continua (“Continuous Flight Auger “, “, CFA, y también llamado CPI-8 según las NTE) es un pilote de extracción sin entibación que se ejecuta mediante una hélice continua que se introduce por rotación hasta la profundidad prevista. Una vez introducida en el terreno se extrae el material alojado en los álabes de la barrena sin darle vueltas, y simultáneamente se hormigona a través del interior de la propia barrena. La punta de la barrena se embute varios diámetros dentro del hormigón fresco durante su puesta en obra. Posteriormente se coloca la armadura en el hormigón fresco con el apoyo de un vibrador hidráulico, lo cual implica una consistencia blanda del hormigón y una longitud prevista (7-9 m se pueden armar con plenas garantías). Hay que tener en cuenta que el hormigonado del pilote no se controla directamente, debiéndose coordinar la subida de la barrena con el caudal de hormigonado y la presión a la que se realiza para evitar cortes en el fuste o excesos de material.

Figura 128. Colocación de armadura en un pilote pilo te CPI-8. Fuente: www.pilotesyobras.com  www.pilotesyobras.com 

El hormigón debe ser bombeable para introducirlo a través de la barrena, evitar taponamientos del hormigón en las mangueras y no dificultar la introducción de la armadura. 3 Para ello se recomienda una dosificación mínima de cemento de 350 kg/m  y un asiento de 18 a 20 cm, con un árido máximo de 12 mm si es de cantera y 20 mm si es de gravera. Este pilote trabaja por punta apoyado en roca o en capas duras, aunque también puede hacerlo por fuste en terrenos de compacidad media, o en capas alternadas coherentes y granulares de alguna consistencia. El pilote resultante presenta resistencia por punta y rozamiento lateral, pues la superficie del fuste es irregular. Se trata de un pilote muy usado en España, siempre en terrenos flojos que no sean estables durante la perforación, como arenas o arcillas, incluso con gravas en presencia de nivel freático. Sin embargo, el sistema no puede atravesar estratos competentes, ni siquiera con el trépano.

Las longitudes y diámetros comunes son 18 m y 35 a 45 cm, respectivamente, pues con los equipos actuales no sedesliza superan los 70 cm de siendo diámetro. laembargo, limita la resbaladera por donde la hélice continua, éstaLa de longitud unos 22 -máxima 23 m. Sin hay que tener presente que no es posible introducir la armadura en el hormigón fresco más de

80 80

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención Cimentaciones profundas 6 - 9 m. Esto último tampoco es tan grave si el pilote soporta flexiones débiles que, además, se localizan en su parte superior. Es un sistema rápido, con rendimientos que pueden superar los 150 m por turno. El procedimiento es económico y no se producen vibraciones, lo cual es una ventaja en las obras de ampliación de edificios y recalces. Sustituye con ventaja a la perforación con lodos tixotrópicos cuando los diámetros no superan los 100 cm. Además, el sistema resuelve la duda si la excavación ha de realizarse en seco o con lodos. En cuanto a las fases de ejecución, son las propias del pilotaje con barrena continua (Figuras 129 y 130): •

  Posicionamiento y aplome de la máquina para garantizar la verticalidad en la perforación mediante las guías de perforación.

•

  Perforación mediante barrena continua telescópica por efecto de rotación y empuje vertical.

•

  Bombeo del hormigón por el interior de la barrena y extracción simultánea de la misma, que lleva alojada en sus álabes el terreno perforado.

•

  Colocación de la armadura en el hormigón fresco, hasta alcanzar una profundidad mínima de 6 m o 9 diámetros.

Figura 129. Fases de ejecución de un pilote CPI-8. Fuente:

http://procedimientosconstruccion.blogs.upv.es/   http://procedimientosconstruccion.blogs.upv.es/

81 81

   

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie

Figura 130. Perforación con hélice continua. Fuente: UNE-EN 1536

El pilote CPI-8 presenta numerosas ventajas que hacen que sea una tipología muy empleada en cimentaciones profundas. Entre otras destacan las siguientes: •

  No es necesaria la entubación o los lodos en terrenos inestables, pues la propia barrena permite la contención del terreno.

       

•

Puede ejecutarse en cualquier suelo blando, incluso bajo nivel freático.

•

Se puede controlar la presión y volumen de hormigonado.

•

Permiten empotrar el pilote en estratos consistentes.

•

Elevado rendimiento, lo que permite plazos de obra muy razonables.

Sin embargo, el Código Técnico de Edificación indica que este tipo de pilotes no deben ejecutarse en los siguientes casos:

  Con pilotes aislados, salvo que se controle y asegure su integridad estructural.   Existan capas inestables con espesores superiores a tres veces de diámetro del pilote.

 

  En caso de riesgo sísmico o cuando trabaje el pilote a tracción (salvo que la armadura



llegue hasta la punta del pilote y pueda garantizarse su recubrimiento).

82 82

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención Cimentaciones profundas 3.3.3.6 

Elementosportantesobarrettes

  Los “barrettes”, atendiendo a la norma EN 1536, son pilotes que en planta son rectangulares,

en T o en L o cualquier otra configuración similar, siempre que se hormigonen en una sola operación (ver Figura 131). Se emplean para sustentar cargas verticales y/o laterales. Con formas compuestas, como en cruz, se pueden alcanzar secciones de 4 m 2 y capacidades de más de 15000 kN. Los rendimientos pueden ser del orden de 20 m por turno o mayores.

Figura 131. Ejemplos y dimensiones de barrette, según la norma EN 1536

A este tipo de pilotes de hormigón con extracción del terreno se les ha denominado también como pilotes rectangulares, minipantallas, módulos portantes o pilas oblongas (este último término usado en México). Este pilote se excava por métodos continuos o discontinuos (hélice, cuchara, trépano, etc.), usando sistemas de contención para estabilizar las paredes de la excavación, normalmente con lodos bentoníticos o polímeros. La construcción de este tipo de pilotes es muy parecida a la de un muro pantalla. Se realiza una excavación hasta la profundidad requerida y se rellena con un lodo tixotrópico para proporcionar soporte a las paredes. Posteriormente se coloca la armadura (ver Figura 132) y se hormigona con tubos Tremie. Este tipo de pilote perforado ofrece mayor superficie específica respecto al pilote de sección circular, lo cual permite resistir mejor las cargas verticales debido al aumento de la resistencia en fuste. Desde el punto de vista estructural, se orientan de forma que ofrezca la sección la mayor inercia en la dirección requerida, favoreciendo su comportamiento ante solicitaciones

sísmicas.

83 83

   

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie

Figura 132. Colocación de armadura en un elemento portante. Fuente:

www.bachy-soletanche.com.hk  www.bachy-soletanche.com.hk  Las barrettes inyectadas o de fricción ( shaft-grouted barrettes,  friction barrettes) constituyen una cimentación no tan profunda como un pilote normal, que permite reducir el consumo de acero y de hormigón y que acorta la duración de las obras. Se trata de introducir, junto con la armadura, unas tuberías embebidas por donde se inyectará una lechada de cemento y arena a alta presión una vez el pilote ha adquirido la resistencia necesaria. Una vez endurecida esta mezcla, la formación de salientes de las paredes de los pilotes aumenta de forma significativa la fricción, y por tanto la resistencia del fuste. Este tipo de cimentación profunda se ha utilizado en edificios altos, como las Torres Petronas de Malasia, o el International Commerce Centre de Hong Kong (Figura 133).

Figura 133. Cimentación de 241 barrettes inyectadas en el International Commerce Centre

(ICC), en Hong Kong. Fuente: www.arup.com  www.arup.com 

3.3.4  Pilotes inyectados Existe una variedad de pilotes generados al inyectar mortero o microhormigón. Normalmente la lechada contiene aditivos, con una relación agua/cemento entre 0,4 y 0,55. Entre este tipo de pilotes, podemos distinguir los siguientes: 84 84

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención Cimentaciones profundas

  Pilotes “prepacked”: Se rellena la perforación con un árido de tamaño máximo de 25



mm y una granulometría que permita la entrada de una inyección de lechada. La inyección con tubos que suelen llegar al fondo del pilote. Conforme avanza la inyección, se retiran los tubos, pero permaneciendo sumergidos en la lechada para asegurar su distribución uniforme. fuste: En los pilotes ejecutados en obra se pueden dejar   Inyección de base o de fuste:



alojados tubos permanentes, fijados a las armaduras, para inyectar la lechada con el hormigón endurecido. Se puede inyectar tanto en el fuste (Figura 134) como en la base.

  Inyección de pilotes de desplazamiento: desplazamiento : Se dispone de un azuche de diámetro



suficiente para dejar un espacio alrededor del pilote que permita la inyección.

Figura 134. Ejemplo 134. Ejemplo de pilote con fuste inyectado. Fuente: UNE-EN 1536

3.3.5  Micropilotes Los micropilotes son pilotes de pequeño diámetro de perforación (< 30 cm) compuestos por una barra, tubo de acero o de armadura de acero que constituye el núcleo portante, el cual se recubre normalmente de lechada inyectada de cemento que forma el bulbo. Esta inyección favorece el trabajo por rozamiento lateral del fuste. Aparecieron en los años 50 los “pali“pali radicci” o pilotes-raíz, pilotes-raíz, para solucionar los problemas de recalces de edificios o estructuras, que

eran perforaciones con un diámetro pequeño (de 3” o menos), donde se  se   introducía un redondo de acero y se inyectaban i nyectaban con una lechada de cemento. Los micropilotes estructurales actuales son de mayor diámetro, entre 10 y 15 cm, introduciendo en ellos una armadura. Las características técnicas de los materiales y modo de ejecución de estos micropilotes permiten lograr altas capacidades de carga, normalmente 85 85

   

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie entre 100 y 150 kN, tanto a la tracción como a la compresión con deformaciones mínimas. Se consigue así, un elemento resistente en el que predomina la longitud y resistencia por rozamiento o fuste. Hoy también existen micropilotes de gran capacidad, con diámetros de 30 cm o excepcionalmente de más, donde se introduce como elemento resistente un perfil metálico, generalmente tubular, capaz de resistir 1000 kN o más. Posteriormente se inyecta mortero de cemento para rellenar la sección interior del perfil y sellar la corona exterior entre el perfil metálico y el terreno. Con perforación a rotopercusión, se alcanzan rendimientos de 50 a 100 m por turno. Sin embargo, los costes de este sistema son superiores a otros pilotes, y sólo se  justifica cuando hay que atravesar zonas rocosas. La maquinaria empleada para ejecutar los micropilotes presenta ventajas respecto a la de los pilotes, pues es más accesible y maniobrable en espacios pequeños, reducen los movimientos durante la ejecución y por tanto las deformaciones respecto a estructuras vecinas, son adaptables a suelos duros, heterogéneos y con obstáculos y mantienen bien la verticalidad. Sin embargo, no son tan aptos en terrenos saturados o con nivel freático superior a la cota inferior de la cimentación. En la Figura 135 se muestran algunas máquinas empleadas en la ejecución de micropilotes.

F uente: Figura 135. Maquinaria empleada en la ejecución de micropilotes. Fuente: http://www.civogal.com/ Existen distintos tipos de inyección empleados con los micropilotes:

  (IGV) “Global Única”: desde la base inferior del tubo de armado asciende el material



de relleno entre las paredes de éste y la del encamisado si lo hay, o del terreno si no lo hay.

  (IRS) “Representativa o repetitiva selectiva” : a través de las válvulas anti retorno



dispuestas a lo largo de la tubería de armado.

  (IR) Repetitiva Única : a través de rejillas practicadas a lo largo del tubo.



Los micropilotes también se pueden realizar hincando una única tubería y sin inyección de lechada. Es el caso de una cimentación provisional, o en el caso de micropilotes que se dejan a la vista tras una excavación. Como son de acero, esto permite soldar una estructura de arriostramiento. Incluso se pueden formar “muros pantalla” de micropilotes (ver Figura 136) que contengan tierras en un vaciado, en cuyo caso se descubre la lechada para soldar vigas 86 86

 

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención Cimentaciones profundas metálicas a los tubos, como estructura auxiliar para el arriostramiento y apuntalamiento provisional del muro.

Figura 136. Pantalla de micropilotes con anclajes. Fuente:

http://www.geotec262.com/micropilotes-anclajes http://www.geotec262.com/micropilotes-anclajes  

87 87

 

Víctor Yepes Piqueras

88

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención

4  Estructuras de contención de tierras En numerosas construcciones es necesario establecer dos niveles a distinta cota en un terreno, que puede ser natural o bien un relleno artificial. Cuando existe espacio puede bastar un talud, pero otras veces no es posible, como cuando se excava el sótano de un edificio con otros colindantes. Para solucionar el problema se construye una estructura de contención que soporte, de forma activa o pasiva, los empujes del terreno y otro tipo de acciones, entre las que las hidrostáticas son muy importantes. Además, esta estructura debe transmitir dichas acciones al terreno en condiciones seguras. El proyecto de estos elementos constituye un problema de interacción entre el suelo y la estructura para retener un material de forma segura y económica. Las estructuras de contención se clasifican en dos grandes grupos, aquellas que se ejecutan en el interior del terreno y los muros. La mayoría de los muros tradicionales son estructuras de contención rígidas, que cumplen su función sin cambiar de forma, lo cual implica que sus movimientos serán prácticamente de giro y desplazamiento del conjunto, sin que sean apreciables las deformaciones de flexión o acortamiento. En estas estructuras, los posibles cambios de forma (aunque no apreciables) no influyen en la magnitud o distribución de los empujes del terreno. Sin embargo, también existen muros flexibles, que se adaptan a las deformaciones del terreno, como los muros de escollera o de gaviones, entre otros. Una clasificación de los muros es la siguiente: 1.  Muros de gravedad 2.  Muros estructurales 3.  Mixtos: muros de jaula o criba, c riba, tierra armada y suelos reforzados Por otro lado se encuentran las estructuras de contención donde se introduce un elemento en el terreno, por debajo del nivel final de la excavación, equilibrando los empujes. Son estructuras flexibles con deformaciones apreciables de flexión que influyen en la magnitud y distribución de los empujes. Si la longitud que se necesita enterrar para compensar los empujes es muy alta, se pueden disponer varios niveles de apoyo mediante anclajes o puntales. Entre estas estructuras podemos distinguir las siguientes: 1.  Tablestacados 2.  Pantallas continuas “in situ” : de paneles armados, pretensados y pilotes tangentes o secantes 3. 

Pantallas discontinuas “in situ” : pilotes independientes y micropilotes

4.  Pantallas de paneles prefabricados 5.  Entibaciones, con varios niveles de apoyo

4.1  Muros

Son estructuras de contención de tierras que se ejecutan bien tras la excavación del terreno, o bien antes del relleno. Los muros de gravedad contrarrestan el empuje del terreno con su peso. Los muros estructurales, de hormigón armado, trabajan como un voladizo vertical. Los muros de tierra armada y de suelo reforzado se construyen con una armadura que se introduce en el propio suelo para que actúe el conjunto como un todo uno. Además, según el 89 89

   

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie tipo de sustentación, los muros también se podrían clasificar en empotrados en su base, biapoyados o anclados. La mayor parte de los muros se construyen abriendo una excavación en talud, ejecutando luego el muro y rellenando por último el trasdós con un material seleccionado granular para facilitar el drenaje. Si no es posible invadir el terreno contiguo, hay que excavar por bataches al límite y construir el muro por tramos (ver Figura 137).

Figura 137. Excavación por bataches. Fuente: http://rubenrubertecasanova.tumblr.com/  http://rubenrubertecasanova.tumblr.com/ 

Otro aspecto constructivo importante son las juntas de retracción, que deben situarse a distancias entre 12 y 15 m. Pueden ser juntas a tope, machihembradas o con junta elástica embebida en los dos testeros que garantice la impermeabilidad. Se utiliza habitualmente la siguiente nomenclatura para designar a las diferentes partes de un muro (Figura 134):

  Puntera:  parte de la base del muro (cimiento) que queda debajo del intradós y no



introducida bajo el terreno contenido.

  Tacón:  parte del cimiento que se introduce en el suelo para ofrecer una mayor



sujeción.

  Talón: parte del cimiento opuesta a la puntera, queda por debajo del trasdós y bajo el



terreno contenido. 

  Alzado o cuerpo: parte del muro que se levanta a partir de los cimientos de este, y que tiene una altura y un grosor gro sor determinados en función de la carga a soportar.



  Intradós: superficie externa del alzado.   Trasdós:  superficie interna del alzado, está en contacto con el terreno contenido.



90 90

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención  Estructuras de contención de de tierras

Figura 138. Diferentes partes de un muro

4.1.1  Muros de gravedad Los muros de gravedad estabilizan los empujes con su propio peso, no estando diseñados para trabajar a tracción. Normalmente no tienen un cimiento diferenciado, siendo la capacidad portante del suelo la que limita el peso del muro. Suelen dotarse de una leve pendiente en el intradós para mejorar la estabilidad de la estructura. En general no es frecuente que estos muros superen alturas mayores a 8 m.

4.1.1.1 

Murosdehormigónenmasa

  Los muros de hormigón en masa soportan los empujes por el peso del hormigón (Figura 139). Precisa, por tanto, un gran volumen de hormigón que debe haberse curado antes de su trabajo efectivo, además de un terreno competente sobre el que apoyarse. Por lo demás, no permite deformaciones importantes ni son económicos para alturas superiores a 3 m. Una variante es el hormigón ciclópeo, formado por bloques o cantos de roca embebido que disminuyen el volumen necesario de hormigón (Figura 140).

Figura 139. Esquema de muro de hormigón en masa

Figura 140. Esquema de muro de hormigón ciclópeo 91 91

   

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie

4.1.1.2 

Murosdefábrica

  Los muros de fábrica están constituidos por piedras naturales, ladrillos o bloques de hormigón, que se construyen de forma manual. Se denominan muros de sillería aquellos formados por piedras labradas finamente, de forma que las piedras se sostienen mutuamente por yuxtaposición, asentándose sobre otras mediante mortero. Los muros de mampostería están formados por piedras sin labrar o labradas toscamente, que se colocan en dos paramentos, realizándose posteriormente su relleno (Figuras 141 y 142). La forma en la que se disponen las piezas se denomina aparejo. Los mampuestos pueden unirse mediante una argamasa o mortero o bien sin ella, en los llamados muros secos.

Figura 141. Muro de mampostería. Fuente:

http://www.generadordeprecios.inf http://www.generadordeprecios.info/obra_nueva/Urbanizacion_ o/obra_nueva/Urbanizacion_interior_de_la_parcela/Cont interior_de_la_parcela/Cont enciones/Muros_de_contencion/Muro_de_cont enciones/Muros_de_ contencion/Muro_de_contencion_de_mamposteria_ encion_de_mamposteria_0_1_0.html 0_1_0.html  

Figura 142. Arquitectura popular. Muro de mampostería de granito, La Torre (Ávila). Fuente:

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mamposter%C3%ADa_1.JPG   https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mamposter%C3%ADa_1.JPG

92 92

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención de tierras  Estructuras de contención de 4.1.1.3 

Murosdeescollera

  Las obras hechas con grandes bloques de piedra son habituales en la construcción civil. Según su modo de ejecución existen muros de bloques vertidos (diques rompeolas), compactados (pedraplenes, presas, etc.) o colocados (muros). Entre las ventajas de los muros de escollera se encuentra su facilidad de construcción (ver Figura 143), siendo económicos cuando hay piedras disponibles (en algún caso superior al 30% respecto a los muros de hormigón), reduciendo así el impacto ambiental; otras ventajas es la eliminación del empuje del agua y la adaptación a los movimientos del terreno sin sufrir daño estructural. Sin embargo, es necesario que los bloques o cantos sean de gran tamaño.

www.ccjosesaa.com   Figura 143. Colocación escollera para muro. Fuente: www.ccjosesaa.com Los muros de escollera colocada están formados por grandes bloques pétreos obtenidos generalmente mediante voladura y de forma más o menos prismática y superficies rugosas, sin labrar (masa comprendida entre 2,5 y 30 kN). Los bloques se colocan uno a uno mediante maquinaria específica, con funciones de contención o sostenimiento. Cada bloque debe apoyar en dos bloques en su cara inferior y los adyacentes. Al igual que ocurre con los muros de gaviones, es necesario un relleno granular filtrante y un geotextil en contacto con el suelo para evitar el lavado de los finos y el posible descalce. En la fase constructiva hay que diferenciar la cimentación de la l a colocación de la escollera. En la cimentación se vierte un hormigón pobre entre los huecos de la escollera situada bajo la rasante del muro. En la Figura 144 se reflejan los parámetros básicos de diseño de este tipo de estructura. La cimentación presentará cierta sobreexcavación y una profundidad mínima de 1 m, dependiendo de la capacidad portante del terreno. Los bloques de escollera se colocan de forma estable con una contra inclinación respecto a la horizontal de 1:3. Se utiliza para ello

3

una retroexcavadora de más de 90 kW y un cazo de capacidad próxima a 1 m . Además, se irá colocando un relleno granular a medida que se colocan las diferentes hiladas de bloques, de un ancho no inferior a 1 m.

93 93

   

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie

Figura 144. Ejemplo de definición geométrica de muro de escollera. Fuente:

https://construblogspain.wordpress.com/2014/03/06/muros-de-escollera/  https://construblogspain.wordpress.com/2014/03/06/muros-de-escollera/ 

4.1.1.4 

Murosdegaviones

  Los gaviones consisten en un recipiente de forma prismática rectangular, relleno de material granular de distintos tamaños, de enrejado metálico de malla hexagonal, que puede ser de triple torsión o electrosoldada dependiendo de las características de la obra (ver Figura 145). También se pueden emplear mallas plásticas o de enrejado. La dimensión del material de relleno es aproximadamente 1,5 veces la abertura de malla. Estas estructuras, con forma cilíndrica, se utilizaron por primera vez en 1893 por la empresa Maccaferri para el cerramiento de la rotura de un embalse en el río Reno, en la ciudad de Bolonia.

Figura 145. Muro de gaviones. Imagen: V. Yepes 94 94

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención de tierras  Estructuras de contención de

Son muros que presentan una elevada resistencia, puesto que al ser permeables alivian las tensiones acumuladas en el trasdós de los muros tradicionales. Asimismo debido a su flexibilidad, soportan eficientemente los movimientos y los asientos diferenciales. Además, se construyen de forma sencilla y económica, permitiendo macizos de gran volumen y peso. Sin embargo, las mallas de acero galvanizado se corroen en ambientes ácidos, por lo que la falta de control de calidad en los amarres de la malla puede provocar patologías. Estos muros son de altura moderada (de unos 5 m), aunque se han construido muros de 25 m con resultados satisfactorios. Además, se integran bien con el medio ambiente. Para alturas mayores de 5  – 6 m, se aconsejan muros escalonados en la parte vista. En la Figura 146 se representan algunas dimensiones y elementos de un muro de gaviones.

Figura 146. Elementos de un muro de gaviones. Fuente:

http://www.upme.gov.co/guia_ambiental/ http://www.upme.gov.co/guia_ambiental/   En cuanto al sistema constructivo, las jaulas se reciben plegadas en la obra. Posteriormente se ensamblan cosiendo fuertemente los bordes. Se sitúa en su posición definitiva y se amarran las aristas de las jaulas adyacentes. Se disponen tirantes de arriostramiento y se rellenan manualmente o mediante máquinas, impidiendo la descarga violenta. Sin embargo, tal y como podemos ver en la Figura 147, resulta imprescindible evitar el lavado del terreno sobre el que asienta para evitar descalzarlos. Para ello se debería proteger el intradós con un geotextil.

95 95

   

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie

Figura 147. Imagen del descalce de un muro de gaviones. Fuente:

https://pablonietocabezas.wordpress.com/2013/05/13/gaviones-descalzos/  https://pablonietocabezas.wordpress.com/2013/05/13/gaviones-descalzos/ 

4.1.1.5 

Murodecribas

 

Los muros de cribas o muros jaula son obras de contención constituidas por una serie de celdas rellenas de material granular, preferentemente compactado. Se trata de un muro realizado con piezas prefabricadas de hormigón, aunque también pueden ser de madera, que crean una red espacial que se rellena con suelo (ver Figuras 148 y 149). El conjunto trabaja como muro de gravedad, y frente a muros de hormigón, precisa de una mayor base de apoyo.

Figura 148. Esquema de los elementos de un muro de criba. Fuente:

http://postenbol.blogspot.com.es/  http://postenbol.blogspot.com.es/ 

96 96

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención de tierras  Estructuras de contención de

Figura 149. Sección de un muro de criba

Es un sistema simple de construir y mantener, utiliza el suelo en la mayor parte del volumen y los elementos prefabricados permiten un buen control de calidad. Sin embargo, precisa de un material granular adecuado, que sea autodrenante, es costoso cuando se construye un solo muro y no es apto para alturas superiores a 7 m. Generalmente se instalan en su intradós con pendiente, aunque puede ser vertical en aplicaciones de escasa altura. En la Figura 150 se muestra el buen aspecto que presenta un muro de cribas con c on vegetación.

Figura 150. Muro de cribas. Fuente: http://free-stock-

illustration.com/vegetated+retaining+wall?image=1162465961   illustration.com/vegetated+retaining+wall?image=1162465961

4.1.2 

Muros estructurales

Los muros de hormigón armado para el sostenimiento de rellenos de tierra constituyen una de las estructuras más comunes en las obras civiles y en la edificación. Estos muros no permiten

deformaciones importantes sin romperse. Se apoyan sobre suelos con una buena capacidad de soporte del suelo.

97 97

   

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie 4.1.2.1 

Murosménsula

  Un muro ménsula de contención consiste en una estructura, normalmente de hormigón armado, capaz de soportar los empujes que le producen los rellenos de tierra. El empuje lo soporta una superficie estable gracias al peso de la estructura y del relleno que gravita sobre ella (ver Figura 151). El alzado del muro se empotra en la zapata de cimentación, que distribuye los esfuerzos sobre el terreno. Este tipo de muros es el de uso más frecuente, aunque deja de ser económico para alturas por encima de los 10  – 12 m.

Figura 151. Acciones consideradas en el análisis de un muro ménsula

En época calurosa se disponen juntas de hormigonado separadas 16 m si el clima es seco, y de 20 m si es húmedo. En el caso de época fría, dichas distancias serán de 20 y 24 m, respectivamente. En cuanto a las juntas verticales, que no tienen que coincidir con las del cimiento, su separación será la altura del muro si ésta es mayor a 3,60 m, de dos veces la altura para cuando ésta está comprendida entre 2,4 y 3,6 m, y de tres veces la altura para cuando son menores a 3,6 m. El proceso constructivo previsto para la ejecución del muro consta de las siguientes actividades:

  Excavación para la ejecución de la cimentación, hasta alcanzar la cota prevista del



plano de cimentación.

  Vertido de una capa de hormigón de limpieza y nivelación.



  Colocación de la ferralla de la zapata, incluidas las esperas del alzado.



  Colocación del encofrado de la zapata.



  Vertido y vibrado del hormigón de la zapata.   Desencofrado de la zapata.





  Colocación de la ferralla del alzado (ver Figura 152).



98 98

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención de tierras  Estructuras de contención de

  Colocación del encofrado del alzado.



  Vertido y vibrado del hormigón del alzado.



  Desencofrado del alzado, tras un mínimo de 2 días.



  Colocación de los elementos de drenaje del trasdós (Figura 153).



  Extendido y compactación de los rellenos del trasdós y del intradós (Figura 154).



Figura 152. Detalle de armado en alzado de muro. Imagen: E. Valiente

Figura 153. Detalle del drenaje y evacuación de aguas en el trasdós del muro. Imagen: E.

Valiente

99 99

   

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie

Figura 154. Compactación del trasdós de un muro. Imagen: E. Valiente

4.1.2.2 

Murosdecontrafuertes

  Cuando la altura de un muro ménsula empieza a ser importante, el canto del alzado y por tanto, el volumen de hormigón requerido, empiezan a ser considerables. A partir de unos 8-10 m de altura, los muros con contrafuertes compiten compiten económicamente con los muros ménsula, a pesar de que el ferrallado, el encofrado, el hormigonado y el relleno de tierras sea más complejo. En la Figura 155 se indica el predimensionamiento habitual de este tipo de muros.

Figura 155. Predimensionamiento habitual de un muro de contrafuertes

La pantalla de estos muros resiste los empujes del terreno trabajando como una losa continua apoyada en los contrafuertes. Los contrafuertes suelen situarse en la zona del trasdós, pues en

100 100

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención de tierras  Estructuras de contención de

ella la losa frontal funciona como cabeza de una sección en T para resistir los momentos flectores producidos por los empujes. La opción de contrafuertes en el intradós, además, presenta un claro inconveniente estético. Las aplicaciones de esta estructura son abundantes en obra civil para pasos superiores e inferiores de carreteras, o como muros de contención de taludes. Se emplean también en obras ferroviarias, como estribos de pasos a distinto nivel, muros de contención de taludes o de la plataforma, etc. Además, es un ejemplo de estructura muy empleada en la industria de la prefabricación. En la Figura 156 se observa la colocación c olocación de piezas prefabricadas para la ejecución de un muro de contrafuertes.

Figura 156. Montaje de un muro de contrafuertes prefabricado. Fuente:

http://www.tinovidal.com/  http://www.tinovidal.com/ 

4.1.2.3 

Murosdebandejas

  Una forma de compensar los momentos flectores que se producen en el alzado de un muro en ménsula consiste en disponer de unas bandejas o plataformas estabilizadoras en el trasdós, que pueden presentar o no contrafuertes de apoyo (Figura 157). Sin embargo, esta disposición de muro conlleva una mayor dificultad en cuanto a su construcción. Con todo, puede suponer una alternativa a los muros de contrafuertes contraf uertes en alturas elevadas.

101 101

   

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie

Figura 157. Muros de bandejas

4.1.2.4 

Murosdesótano

  A diferencia de los muros de contención habituales, los muros de sótano reciben cargas verticales y horizontales. No trabajan, por tanto, como una ménsula, sino como una losa apoyada en el forjado y en el cimiento. La ejecución de estos muros puede realizarse mediante encofrado o mediante muros pantalla. En la Figura 158 se ha esquematizado un muro de sótano típico.

Figura 158. Muro con dos sótanos

102 102

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención de tierras  Estructuras de contención de 4.1.3 

4.1.3.1 

Muros mixtos

Murosdetierramecánicamenteestabilizada:Tierraarmada

  La Tierra Armada® es una técnica patentada por el francés Henri Vidal de construcción de muros altos con problemas de cimentación, en espacios abiertos y siempre que se pueda ocupar el terreno de trasdós (ver Figura 159). Consiste en colocar de forma ordenada bandas de acero de refuerzo en un terraplén, en planos horizontales, que se unen a unas placas prefabricadas que conforman el paramento del muro. Las bandas o armaduras suelen ser de chapa metálica de varios metros de longitud (aproximadamente un 80% de la altura del muro), de 2 a 12 cm de anchura y de 3 a 5 mm de espesor (ver Figura 160). El relleno debe ser granular para garantizar el rozamiento con las armaduras. Con esta técnica se consiguen muros verticales de hasta 25  – 30 m de altura.

http://www.tierra-armada.cl/sistema.html   Figura 159. Muro de Tierra Armada®. Fuente: http://www.tierra-armada.cl/sistema.html

Figura 160. Detalle de las bandas y la placa de un muro de Tierra Armada®.

http://www.tierra-armada.com/   http://www.tierra-armada.com/ La tierra armada debe su resistencia interna al refuerzo, con todo, externamente actúan como estructuras masivas de gravedad. Permite muros en suelos con poca capacidad portante, 103 103

   

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie tolera asientos diferenciales y puede demolerse o repararse fácilmente. Además de una ejecución rápida y un coste de ejecución competitivo, las placas prefabricadas son de calidad y permiten ser elementos decorativos. Sin embargo, hay que asegurarse de usar un relleno de calidad, cuidar la corrosión de las bandas de refuerzo y tener presente que este tipo de muros está sometido a patentes.

4.1.3.2 

Murodesueloreforzado

  También se pueden construir muros compuestos por geotextiles resistentes a las tracciones producidas por la presión del suelo (ver Figura 161). El geotextil es un material textil plano, permeable, deformable, formado por fibras poliméricas. El geogextil debe presentar una longitud mínima de anclaje para evitar deslizamientos (ver Figura 162). Son muros económicos y fáciles de construir. Presentan una gran flexibilidad y deformación. Además, las capas de geotextil se pueden convertir en superficies de debilidad que favorezcan los desplazamientos. Otro inconveniente es la susceptibilidad del geotextil a componerse ante la luz solar.

geotexan.com   Figura 161. Detalle de la estructura de un muro reforzado con geotextil. Fuente: geotexan.com

Figura 162. Longitud de anclaje del geotextil. Fuente:

https://geosynthetics.files.wordpress.com  https://geosynthetics.files.wordpress.com 

Asimismo, también se puede reforzar el suelo utilizando una malla metálica, capaz de dar cierta rigidez al terraplén (ver Figura 163). De este modo las capas no constituyen superficies 104 104

   

Procedimientos Procedimien tos de construcción de cimientos y estructuras de contención de tierras  Estructuras de contención de

de debilidad, aunque el efecto de anclaje es menor al de los geotextiles. El inconveniente es que hay que prever la corrosión del material que forma la malla.

Figura 163. Detalle de un muro de suelo reforzado con malla. Fuente:

www.orbemedioambiente.es  

105 105

 

Víctor Yepes Piqueras

106

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención

5  Pantallas de hormigón Un muro pantalla o pantalla de hormigón ejecutada en obra es una estructura de contención enterrada que se construye antes de realizar el vaciado del terreno. También recibe el nombre de muro diafragma o muro Milán, por haberse utilizado en la construcción el metro de esta ciudad. Según el Código Técnico de Edificación (CTE-DB-SE C), son elementos de contención de tierras que se emplean para realizar excavaciones verticales en aquellos casos en los que el terreno, los edificios u otras estructuras cimentadas en las inmediaciones de la excavación, no serían estables sin sujeción, o bien, se trata de eliminar posibles filtraciones de agua a través de los taludes de la excavación y eliminar o reducir a límites admisibles las posibles filtraciones a través del fondo de la misma, o de asegurar la estabilidad de éste frente al sifonamiento. Son de espesor constante y se construyen de forma previa a la excavación del solar. Este muro se sustenta de forma provisional o definitiva hasta su situación estructural final. En la Figura 164 se puede apreciar el recinto excavado protegido por muros pantalla en la ejecución de los sótanos de un edificio.

Figura 164. Recinto formado por muros pantalla. Fuente:

http://drawandbuilding.blogspot.com.es/2011/11/muro-pantalla.html  http://drawandbuilding.blogspot.com.es/2011/11/muro-pantalla.html  Las pantallas de hormigón armado ejecutadas en obra nacen en los años 50 como solución a los problemas de las excavaciones profundas próximas a edificios y estructuras subterráneas o por debajo del nivel freático. Esta técnica de la ingeniería civil surge como una aplicación de la larga experiencia en la utilización de lodos tixotrópicos existente en el campo petrolero, a principios del siglo pasado.

Los muros pantalla tienen la función de contener el terreno, limitar los movimientos del terreno no excavado en el trasdós, impermeabilizar la excavación y soportar las cargas verticales. Es la tipología de cimentaciones más difundida en áreas urbanas para edificios con sótano en un solar entre medianeras, en aparcamientos subterráneos, excavaciones subterráneas (túneles urbanos, pozos de acceso, pasos inferiores), obras marítimas y portuarias (diques secos, muelles) y cimentaciones profundas (silos, estructuras singulares). Sin embargo, otra aplicación es la construcción de “pantallas impermeabilizantes” de mezclas plásticas en ataguías y presas. 107 107

   

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie

Los muros pantalla suelen construirse con anchuras comprendidas entre 45 y 100 cm, con profundidades habituales entre 15 y 30 m. Aunque cada vez son más los proyectos que superan estas dimensiones. Para que puedan contener las tierras, la pantalla ha de empotrarse en el fondo de la excavación, aunque también se pueden requerir algunos apoyos intermedios con anclajes al terreno o con estructuras de acero provisionales de acodalamiento. En general son necesarios elementos de sujeción intermedios cuando la profundidad supera los 3  – 4 m. En apretada síntesis, el proceso constructivo se puede dividir en las siguientes fases: construcción del murete guía, excavación de la zanja por bataches, colocación de la armadura, colocación de las juntas o encofrados laterales, hormigonado, construcción de la viga de coronación y excavación del recinto exterior. Para evitar que la excavación se desmorone, se emplean lodos tixotrópicos como entibación. En el caso de la construcción del metro de Milán anteriormente citado, se excavan dos pantallas de hormigón que constituye un falso túnel, se excava entre ellos lo indispensable para ejecutar la losa que forma el techo, se rellena encima del techo restituyendo el pavimento de la calzada y se realiza la excavación completa por debajo de la losa a sección completa. Por último, se realiza el arco invertido de la solera de fondo. El muro pantalla presenta una serie de ventajas respecto al muro convencional: no son necesarios métodos de entibación, no se requiere una cimentación específica, se construyen en casi cualquier tipo de suelo e incluso bajo nivel freático, minimiza los movimientos de las cimentaciones próximas, es poco ruidoso, con vibraciones mínimas, es de rápida ejecución y permite cierta información sobre el suelo mientras se realizan los trabajos.

5.1  Tipología de pantallas Los muros pantalla se pueden clasificar atendiendo a múltiples criterios. Así, según su función resistente, estas estructuras pueden ser autoestables, de sustentación isostática o hiperestática. Este aspecto es de gran importancia puesto que la fase constructiva influye decisivamente en el comportamiento estructural del elemento. Otra forma de clasificar las pantallas considera su ubicación. Así, pueden ser pantallas de medianería, de viales o exentas. Este aspecto influye en la consideración de las acciones que afectan al elemento. Según el material constituyente, las pantallas pueden ser de hormigón armado, hormigón pretensado, prefabricadas o de otro tipo cuando atiende a funciones de impermeabilización, de drenaje o tablestacados (estos últimos se estudian en un capítulo posterior). Este aspecto influye en los usos, las cargas y la disponibilidad de las pantallas.

Por último, la clasificación más habitual atiende a la disposición constructiva, los muros se clasifican en continuos y discontinuos.

108 108

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras dedecontención  Pantallas hormigón

5.2  Muros pantalla continuos La pantalla continua es un muro que se arma y hormigona dentro de una excavación ejecutada en el terreno. A diferencia de las pantallas de muros anclados o las de pilotes perforados, deben ser estancos en terrenos saturados. La zanja es del ancho del muro (de 40 a 150 cm) que se ejecuta por paneles o paños de 2,5 a 5,0 m, alcanzando profundidades de hasta 35-40 m. Como el hormigón es más denso que los lodos tixotrópicos empleados en el sostenimiento de la zanja, se va colocando de abajo a arriba, desalojando dicho lodo, que se recupera y reutiliza. Una vez endurecido el hormigón, se puede excavar el panel contiguo. A veces, en obras pequeñas de edificación se diseñan muros pantalla de apenas 35 cm de espesor. Los problemas en el hormigonado, las dimensiones mínimas de la tubería Tremie (unos 20 cm) y los recubrimientos hacen que esta tarea sea muy compleja, por lo que se desaconseja bajar de espesores de unos 40  – 45 cm. La construcción de un muro pantalla en la obra precisa de una serie de trabajos previos como la nivelación de la plataforma de trabajos, la compactación de los bordes de la plataforma, la planificación de los posibles pozos drenantes, la instalación de los lo s equipos de lodos, así como la planificación del orden de ejecución de los paneles, el plan de evacuación de las tierras y la previsión de la alteración del orden de ejecución de los paneles. El proceso constructivo de un muro pantalla continuo presenta los siguientes pasos:

           



Construcción de dos muretes-guía que delimiten el perímetro de la pantalla



Excavación de un panel utilizando lodos lo dos para sostener las paredes



Colocación de las juntas en los lo s extremos del panel



Introducción de la armadura, que debe quedar colgada y no apoyada en el fondo



Hormigonado del panel de abajo hacia arriba mediante un tubo Tremie (ver Figura 165)



Extracción de las juntas, cuando el hormigón haya endurecido, cuidando que no queden pegadas

  Repetición del proceso en los paneles siguientes   Recogida de las cabezas de todos los paneles que han quedado con armaduras

 

salientes, mediante una viga-riostra longitudinal que solidariza todos ellos.

Figura 165. Hormigonado de muro pantalla con tubo Tremie. Imagen: I. Serrano

(www.desdeelmurete.com www.desdeelmurete.com)) 109 109

   

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5.2.1  Construcción de los muros guía El murete guía es un elemento dispuesto sobre el origen de la excavación formado por dos muretes de hormigón ligeramente armados, de sección aproximada 25 -30 cm de anchura por 20  –  150 m de altura, separados el ancho de la cuchara más 2-5 cm de holgura. Sirve para garantizar la alineación de la pantalla, guía la máquina excavadora, evita el colapso de la parte superior de la zanja, sirve de soporte a las armaduras, juntas, elementos de hormigonado, operarios, y además, soporta las fuerzas de extracción de las juntas y los empujes de los camiones hormigonera. Conviene no disminuir las dimensiones del murete, que nunca debería tener una profundidad inferior a 50 cm. A partir de una determinada profundidad, la propia zanja será capaz de mantener su alineación. En la Figura 166 se muestra el aspecto de un murete-guía. En la Figura 166 se detallan algunas dimensiones y el armado de estos elementos.

(www.desdeelmurete.com)) Figura 166. Murete guía. Imagen: I. Serrano (www.desdeelmurete.com

(www.desdeelmurete.com)) Figura 167. Esquema de murete guía. Fuente: I. Serrano (www.desdeelmurete.com Un aspecto importante es que los muretes guía deben estar convenientemente unidos al terreno para evitar su rotura. La bentonita ablanda el terreno y lo hunde, dejando sin apoyo a los muretes. Para evitarlo se hormigonan contra el terreno o se usan secciones en L.

110 110

   

Procedimientos Procedimien tos de construcción de cimientos y estructuras dedecontención  Pantallas hormigón

5.2.2  Excavación del panel La excavación de un panel se inicia cuando el hormigón del panel contiguo alcanza la resistencia suficiente. Esta excavación debe sobrepasar al menos 20 cm la dimensión de las armaduras para que éstas no se apoyen sobre el terreno. El sistema de excavación va muy ligado a la naturaleza del terreno, aunque se pueden citar los siguientes:

         



Excavación con cucharas, que pueden sostenerse por cables o por barras rígidas



Excavación por cucharas guiadas por mástil



Excavación en circulación inversa



Excavación mixta barrena-cuchara



Sistemas para terrenos duros

A continuación se detallará la excavación mediante mediante cuchara bivalva y la hidrofresa, por ser dos de los sistemas más habituales utilizados.

5.2.2.1 

Excavaciónmediantecucharabivalva

  La excavación con cuchara es la habitual en terrenos blandos o medios. Las cucharas usuales son cucharas bivalvas de amplia capacidad de llenado, equipadas de un panel característico de gran tamaño, aproximadamente de igual anchura que las valvas. La forma plana y vertical de este panel evita el giro y facilita la guía vertical de la cuchara, una vez ha quedado encajada entre los muretes guía. La cuchara se monta sobre una grúa sobre orugas, con una pluma en un ángulo de casi 80º con la horizontal, capaz de soportar el peso de la cuchara, entre 140  –  180 kN. En la Figura 168 se observa una cuchara bivalva descargando material sobre un camión en las obras de construcción del metro de Valencia.

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Figura 168. Cuchara bivalva de cable. Imagen: V. Yepes

Las valvas presentan bordes rectangulares provistos por lo general con dientes intercambiables de alta resistencia que facilitan la excavación. Aunque normalmente la excavación se realiza en suelos blandos, a veces aparecen estratos de cierta dureza que pueden atravesarse por el peso de la cuchara y la resistencia de sus dientes, que actúan a modo de trépanos. Aunque si el terreno lo requiere, se pueden emplear también máquinas a percusión equipadas con trépano. Las primeras cucharas utilizadas, y todavía de uso frecuente, fueron cucharas bicable, maniobrables por medio de un cabrestante con dos tambores, uno para la sujeción de la cuchara y el otro para la apertura y cierre de las valvas. Para impedir la desviación de la cuchara, a veces se sustituyen los cables por la fijación de la cuchara al extremo de una barra de guiado, llamada kelly , que impide la torsión y la desviación vertical. En la Figura 169 se observa el kelly  sobre  sobre la cuchara.

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Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras dedecontención  Pantallas hormigón

Figura 169. Cuchara bivalva hidráulica. Imagen: I. Serrano (www.desdeelmurete.com (www.desdeelmurete.com))

Si bien las cucharas de cable trabajan por su propio peso, posteriormente han aparecido otras accionadas por uno o dos pistones hidráulicos. La cuchara hidráulica está unida al kelly, una barra-guía rígida que está fija a la pluma de la grúa. En otros, la cuchara está ensamblada a un mástil que se hinca en el fondo de la excavación y que con su posición delimita la excavación.

5.2.2.2 

Excavaciónmediantehidrofresas

  La ejecución de muros pantalla con hidrofresa está indicada en terrenos de dureza elevada, que sean excavaciones profundas o que requiera un método de seguro y preciso de excavación. En comparación con la excavación con trépano, la hidrofresa apenas produce vibraciones. En este sentido, las obras urbanas pueden ser un buen ámbito de aplicación de esta tecnología de excavación. La hidrofresa consta de un chasis pesado de acero provista en su parte inferior de dos ruedas dentadas que giran en sentido contrario, arrancando el terreno (ver Figura 170). El accionamiento hidráulico de dichas ruedas, en combinación con el empuje vertical vinculado al

peso del bastidor, produce el corte del terreno. La elevada fricción que se produce en las ruedas dentadas, hace necesaria su refrigeración, así como de la roca. Una hidrofresa típica montada sobre una grúa de orugas pesa entre 800 y 1100 kN y presenta una altura mínima en posición de trabajo de 5 a 6,2 m. Esta máquina realiza perfora por bataches de una anchura entre 0,6 y 1,5 m y longitud entre 2,4 y 2,8 m. En la Figura 171 se muestra una hidrofresa montada sobre una grúa de orugas.

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Figura 170. Detalle de las ruedas de la hidrofresa, Mod. SH-30 SOILMEC. Fuente: www.directindustry.es  www.directindustry.es 

Figura 171. Hidrofresa montada sobre grúa de orugas. Imagen: I. Serrano (www.desdeelmurete.com) www.desdeelmurete.com)

Para la refrigeración se suele emplear lodo bentonítico, que se inyecta mediante un dispositivo de la propia máquina. Los propios lodos se mezclan con el detritus de la excavación, gracias a lo cual se extraen del fondo de la zanja. Dado que los lodos se recirculan para permitir esta extracción, han de ser “reciclados”, mediante la eliminación de los restos de terreno e xtraídos del fondo de la zanja. La Figura 172 resume los elementos necesarios para el trabajo de la hidrofresa con la instalación de lodos.

www.terrabauer.es   Figura 172. Esquema del sistema de trabajo de la hidrofresa. Fuente: www.terrabauer.es 114 114

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras dedecontención  Pantallas hormigón La hidrofresa, a pesar de ser el mejor sistema —pues apenas produce vibraciones y es el más rápido—, presenta el inconveniente de ser una máquina cara, por lo que suele elevar el coste de la construcción de la pantalla. Sin embargo, es muy adecuada para muros que requieran una perfecta verticalidad (con 60 m de profundidad, apenas se desvía 10  – 15 cm) y un buen acabado superficial. 2 Es posible perforar con hidrofresas suelos duros y rocas de hasta 100 N/mm  de resistencia a compresión. Los muros pantalla pueden tener de 60 a 120 cm de espesor, requiriéndose equipos especiales para mayores espesores. Esta técnica es una alternativa a los terrenos con 2 una resistencia a compresión simple superior a los 5 N/mm . Si la profundidad es superior a 35 m, la hidrofresa, independientemente de la dureza del terreno, es el método más fiable, pudiéndose llegar a profundidades de 150 m. La Figura 173 explica el proceso constructivo completo de una pantalla realizado con hidrofresa.

http://www.geofix.com.br/  Figura 173. Ejecución de muro pantalla con hidrofresa. Fuente: http://www.geofix.com.br/ 

5.2.3 

Relleno con bentonita

Uno de los aspectos más importantes de la excavación es la estabilización de las paredes con lodos tixotrópicos como la bentonita. Una de las propiedades de estos lodos es que se trata de una suspensión en agua muy estable, es decir, no se produce una decantación ni siquiera en periodos prolongados. Además, se forma al entrar en contacto con una superficie porosa una película muy impermeable que impide que el lodo se pierda por filtración.

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La calidad de estos lodos es fundamental para el éxito de la operación. Con una buena bentonita se pueden conseguir lodos de buena calidad con suspensiones del orden del 5-6%. Una instalación de lodos puede evitar sobreexcavaciones y una mayor facilidad en el desplazamiento de este fluido durante el hormigonado, especialmente en la proximidad de las juntas. Una instalación debería contar con desarenadores, generalmente de tamices vibrantes o balsas de decantación. Esto puede ser un problema por su ubicación en obra y el entorpecimiento del movimiento de la maquinaria. En la Figura 174 se muestra el aspecto y la ocupación del terreno necesario en una instalación de lodos. Además, hay que tener en cuenta que la profundidad dificulta de forma exponencial la ejecución. Así, con profundidades superiores a los 12-15 m hay que prestar un especial cuidado con el tratamiento de los lodos. En la Figura 175 se puede ver la instalación empleada por Geocisa para Dragados y Construcciones en la ejecución de unas pantallas de 58 m de profundidad en la autopista Rabat-Tánger, Tramo Larache-Sidi el Yamani.

Figura 174. Detalle de una instalación completa de lodos. Imagen: I. Serrano

(www.desdeelmurete.com) www.desdeelmurete.com)

Figura 175. Instalación de mezcla y reciclado de lodos utilizada en la autopista Rabat-Tánger,

Tramo Larache-Sidi el Yamani. Cortesía de Dragados y Construcciones S.L. 116 116

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras dedecontención  Pantallas hormigón

5.2.4  Colocación de los moldes de junta Concluida la excavación de un panel, se encajan en cada extremo entre los muretes guía, un tubo de acero recuperable, de diámetro igual al espesor de la pantalla, que sirve como encofrado para procurar la forma de anclaje entre paneles, de forma que se trabe con el siguiente panel a excavar (Figura 176). Además estas juntas deben resistir los empujes del hormigón fresco, garantizar su verticalidad y lograr la estanqueidad necesaria. También se pueden utilizar juntas de hormigón prefabricado, en forma de H, que se quedan perdidas entre los paneles.

Figura 176. Aspecto que deja una junta cilíndrica. Fuente: www.cimentacioneslevante.es  www.cimentacioneslevante.es 

La necesidad de estas juntas se debe a que el peso de las jaulas de armaduras así como el volumen de hormigón que se pueda colocar correctamente en una operación limita la anchura de cada panel a 4  –  6 m de ancho. Actualmente la experiencia indica que las juntas más idóneas son las dispuestas en formas alternas o consecutivas, con paneles de borde semicircular, por la correcta trabazón de sus juntas. En la Figura 177 se muestra el aspecto que queda en una junta en forma de media luna.

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Figura 177. Aspecto de un muro pantalla donde se acaba de desenganchar una junta en media

http://geojuanjo.blogspot.com.es   luna. Fuente: http://geojuanjo.blogspot.com.es En la Figura 178 se muestra el proceso constructivo de la excavación, la colocación y la extracción de la junta.

Figura 178. Proceso constructivo de la ejecución de una junta cilíndrica. Fuente:

http://www.terratest.es/docs/pantalla.pdf  

5.2.5 

Colocación de las armaduras

Las barras que forman las cajas o jaulas para el armado de cada panel se cortan y sueldan en el

exterior; a continuación una grúa auxiliar o el equipo de elevación de la máquina de excavación coloca la jaula en la zanja, llena de lodos, antes de hormigonar. En la Figura 179 se observa la operación de izado y colocación c olocación de una jaula dentro de la excavación.

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Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras dedecontención  Pantallas hormigón

Figura 179. Colocación de la armadura de un muro pantalla. Fuente:

http://www.dictuc.cl/geotecnia/pantalla/armadura2.jpg  http://www.dictuc.cl/geotecnia/pantalla/armadura2.jpg  Además, hay que prever la colocación de rigidizadores para soportar sin deformación los esfuerzos que se producen durante su manipulación. Si el muro pantalla es profundo, las armaduras se preparan en tramos parciales y después con ayuda de la grúa se colocan uniéndolas entre sí por soldadura. La longitud del tramo, para su buena puesta en obra, debe estar entre 10 y 15 m. Para que la colocación sea sencilla, el peso de la armadura no debería 2 sobrepasar los 40 kg/m , aunque se puede superar esta cifra si es necesario. Las armaduras verticales tendrán un diámetro igual o superior a 12 mm, debiendo tener un mínimo de tres barras por metro de longitud, en cada lado de la jaula. Finalmente, debe tenerse en cuenta que los recubrimientos son superiores a los habituales en piezas de hormigón ejecutadas en superficie, entre 7 y 10 cm.

5.2.6  Hormigonado Concluida la excavación y colocadas las armaduras, se inicia el vertido del hormigón mediante llenado por flujo inverso con la técnica del hormigón sumergido y de modo continuo, utilizando una tubería Tremie, que al ir rellenando el panel va empujando los lodos hacia arriba (ver Figura 180). El vertido debe ser uniforme para obtener un hormigonado homogéneo, sin discontinuidades ni defectos por segregación o contaminación de los lodos. Es útil el empleo de una tubería de acero, cuyo extremo superior tiene la forma de embudo, compuesta por piezas de acero de 1  –  4 m de longitud y 15 - 25 cm de diámetro, que se desempalman a

medida que aumenta la altura del hormigón. El tubo se sujeta mediante un cabrestante a la grúa de la propia excavadora y se introduce entre las armaduras. Cuando el panel supera los 5 m de ancho, se utilizarán dos tuberías de hormigonado, vertiendo el hormigón por ambas simultáneamente. El tubo Tremie debe tener un diámetro interior mayor de 6 veces el tamaño máximo del árido, y siempre mayor a 150 mm. El diámetro exterior no excederá de 0,50 veces la anchura de la pantalla y 0,80 veces la anchura interior de la jaula. En la Figura 181 se muestra el vertido de hormigón en el Tremie.

119 119

   

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Figura 180. Hormigonado de pantalla de hormigón con tubería Tremie. Fuente:

salamanca.generadordeprecios.info  salamanca.generadordeprecios.info 

Figura 111. Detalle del tubo Tremie durante el hormigonado de un muro pantalla Imagen: I.

Serrano (www.desdeelmurete.com (www.desdeelmurete.com)) El hormigón debe descender en tongadas regulares. Además, la parte inferior del tubo debe mantenerse sumergida un mínimo de 5 m bajo el hormigón para evitar la entrada de lodos en el interior. El movimiento de la canaleta debe ser regular para que la distribución sea

uniforme; de lo contrario, el centro de cada tongada se verá desplazado por la siguiente y se formarán zonas con diferente compacidad. Esto origina un fraguado heterogéneo, más rápido en los extremos, que causa problemas en el entorno de las juntas. Es conveniente que el 3 hormigonado se lleve a un ritmo superior a 25 m /h, haciéndose sin interrupción. Las condiciones de hormigonado obligan a utilizar mezclas no habituales, lo suficientemente plásticas (cono de Abrams: 16-20), para que puedan adaptarse fácilmente a la superficie del terreno. Se utilizan altas relaciones a/c (0,6  – 0,65) con dosificaciones de cemento superiores a 300 kg y resistencia característica mínima de 25 MPa. Además, el tamaño del árido no debe superar los 20 mm si procede de machaqueo y 30 mm si es rodado.

120 120

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras dedecontención  Pantallas hormigón

5.2.7  Extracción de los encofrados de junta Para extraer los tubos guía que forman los moldes de junta hay que asegurar cierto grado de endurecimiento del hormigón para que el tubo no lo arrastre y no tanto como para que se impida la extracción. En 2  –  4 horas después del inicio del hormigonado se pueden extraer normalmente con una grúa, aunque para grandes profundidades o en caso de emergencia, se pueden utilizar gatos (ver Figura 182).

Figura 182. Gato extractor de junta de la marca MODEL&CO. Fuente:

http://geojuanjo.blogspot.com.es  http://geojuanjo.blogspot.com.es 

5.2.8  Construcción de la viga de coronación Para terminar la pantalla se deben picar los resaltes de la parte superior de cada uno de los paneles. En este caso, una vez saneada la parte superior, dejando libre la armadura de espera, se hormigona una viga de coronación que une los paneles, para que puedan trabajar conjuntamente. Esta viga tiene como misión hacer trabajar conjuntamente todos los paneles realizados consecutivamente. En la Figura 183 se muestra la disposición de la armadura, la colocación del encofrado y el hormigonado de la viga de coronación de un muro pantalla.

Figura 183. Encofrado y hormigonado de la viga de coronación de un muro pantalla. Fuente:

www.itsvalencia.com www.itsvalencia.com  

121 121

   

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie

5.3  Muros pantallas discontinuos Consisten en cortinas o muros de pilotes o micropilotes ejecutados uno al lado del otro para contener el empuje del terreno. Suelen ser pilotes perforados, aunque también podrían usarse hincados. En la mayoría de los casos estas pantallas deben anclarse. Esta tipología se usa cuando la pantalla continua es difícil de construir. Es el caso de terrenos complicados, por demasiado blandos o alterados, donde los lodos no son la solución, o bien tan duros que la excavación sea penosa. Otro ejemplo es cuando sea peligroso abrir la zanja del muro pantalla ante el posible descalce de estructuras contiguas, o bien cuando la forma del recinto, circular o poligonal, complique el uso de pantallas continuas. Los tipos básicos de pantallas de pilotes son los separados, los secantes y los tangentes, tal y como se puede apreciar en la Figura 184.

Figura 184. Pilotes separados, secantes y tangentes

Los pilotes separados se construyen espaciados una distancia menor a dos veces su diámetro. El terreno descarga en forma de arco horizontal sobre los pilotes, con lo que no se desprende. Sin embargo el terreno puede quedar suelto y alterado, con lo que se cae fácilmente. Sólo se utilizan cuando el nivel freático se encuentra por debajo de la cota de excavación. Los pilotes tangentes se usan en terrenos muy sueltos. Es un sistema adecuado para excavaciones largas sin filtración de agua. La Figura 185 muestra las guías de hormigón para la excavación de los pilotes tangentes; en la Figura 186 se observa la viga riostra que recoge la pantalla de pilotes tangentes.

122 122

 

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras dedecontención  Pantallas hormigón

Figura 185. Perforación de pantalla de pilotes tangentes. Imagen: V. Yepes

Figura 186. Viga riostra sobre pantalla de pilotes tangentes. Imagen: I. Serrano

(www.desdeelmurete.com) www.desdeelmurete.com) Cuando existe agua, se pueden construir pilotes secantes, que son pilotes perforados de forma que cada uno muerde al contiguo. Sólo se pueden perforar con hormigón fresco, siendo una técnica complicada y cara. En este caso, primero se hacen unos pilotes sin armadura, a distancia inferior a su diámetro, y luego los pilotes intermedios cuando el hormigón de los laterales todavía está fresco. Estos últimos pilotes son los que deben ir convenientemente armados (ver Figura 187). En la Figura 188 se muestran las fases de ejecución de una pantalla de pilotes secantes. 123 123

 

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie

Figura 187. Disposición de pilotes secantes, primarios y secundarios

Figura 188. Ejecución de pantalla de pilotes secantes. Cortesía: Franki Foundations

Cuando se trata de construir una pantalla segura bajo edificios, a veces se prefiere una pantalla de micropilotes, evidentemente, evidentemente, separados. Las Figuras 189 y 190 corresponden a una pantalla de micropilotes que se ejecutó en un edificio para un balneario en Benasal; en ambas se observa la viga riostra que recoge a los micropilotes.

124 124

 

Procedimientos Procedimien tos de construcción de cimientos y estructuras dedecontención  Pantallas hormigón

Figura 189. Viga riostra de muro de micropilotes. Imagen V. Yepes

Figura 190. Detalle de muro de micropilotes. micropilotes. Imagen: V. Yepes

125 125

 

Víctor Yepes Piqueras

126

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención

6  Anclajes Los anclajes son dispositivos constituidos por tirantes o por barras rígidas que integradas en un talud de roca o en ciertas partes de una obra (muros, zapatas, etc.) pueden, trabajando a tracción, aumentar su resistencia y estabilidad. Lo habitual es que estén constituidas por armaduras metálicas alojadas en perforaciones realizadas en el terreno, en cuyo fondo se anclan por medio de inyecciones o dispositivos mecánicos expansivos, fijándose luego al exterior de la estructura o a placas que se apoyan directamente en la superficie del terreno. Los anclajes se utilizan en el arriostramiento de estructuras de contención, en la estabilización del terreno, en refuerzo de estructuras o en la absorción de esfuerzos en la cimentación de estructuras (Figura 191).

lo s anclajes Figura 191. Ejemplos de aplicación de los

Los anclajes permiten la movilidad en la obra, siendo más económico su uso en grandes vaciados y superficies que los arriostramientos. Por otra parte, ofrecen seguridad por el hecho de estar tesados, y por consiguiente, haberse realizado una prueba de carga in situ. Sin embargo, una deficiente instalación de los anclajes puede ocasionar fallos estructurales. Además, hay problemas jurídicos si al realizar los anclajes nos salimos de los límites de la propiedad.

127 127

   

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie

6.1  Clasificaciones de los anclajes Por su forma de trabajar, los anclajes pueden clasificarse en activos, pasivos y mixtos:

  Anclaje activo:  es aquel que, una vez instalado, se pretensa hasta llegar a su carga



admisible. De esta forma el terreno se comprime entre la zona de anclaje y la estructura o placa de apoyo. Se utilizan cables tensados.

  Anclaje pasivo:  entra en tracción por sí solo, al presentarse la fuerza exterior y



oponerse la cabeza al movimiento del terreno o de la estructura (ver Figura 192). En consecuencia, puede ser susceptible de sufrir grandes desplazamiento. Se utilizan barras de acero, denominadas bulones o pernos. Normalmente no pasan de 10 m de longitud.

  Anclaje mixto: se pretensa la armadura por debajo de la carga admisible, reservando



una parte de su capacidad resistente a otras eventuales solicitaciones. Se utilizan cables tensados.

Figura 192. Detalles de anclajes pasivos formado por un bulón. Fuente:

http://cimentacionesyaplicaciones.blogspot.com.es   http://cimentacionesyaplicaciones.blogspot.com.es

Por su tiempo de actuación, los anclajes pueden ser temporales o permanentes:

  Anclaje temporal:  es un medio auxiliar en la construcción que permite estabilizar la



estructura durante el tiempo necesario (de 9 meses a 2 años, dependiendo de las normas) para disponer otros elementos resistentes que los sustituyan.

  Anclaje permanente: se dimensionan con mayores coeficientes de seguridad. Uno de



los mayores peligros es la corrosión, tanto para las zonas de bulbo y alargamiento libre, como para la cabeza de anclaje. La Figura 193 muestra un anclaje permanente al terreno.

128 128

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención  Anclajes

Figura 193. Anclajes permanentes al terreno. Fuente: http://www.micros.es/anclajes-

permanentes.asp   permanentes.asp

6.2  Zonas de un anclaje En los anclajes se distinguen las siguientes zonas (Figura 194):

  Zona o bulbo de anclaje: es la parte solidaria al terreno en profundidad, encargada de



transferirle los esfuerzos. Tiene características muy distintas dependiendo del procedimiento constructivo empleado.

  Zona libre:  es la parte en la que la armadura es independiente del terreno que la



rodea, de forma que está libre su deformación al tensionarse. Conviene una longitud mínima de unos 5 m para que el esfuerzo aplicado se vea poco afectado por los posibles desplazamientos de la cabeza respecto a la zona de anclaje al terreno.

  Cabeza: es la unión de la armadura a la placa de apoyo, sobre la que se ejerce la fuerza



estabilizadora sobre la estructura. Dependen de cada fabricante y son similares a las utilizadas en hormigón pretensado.

Figura 194. Componentes de un anclaje activo

129 129

   

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie

6.3  Ejecución de un anclaje Para ejecutar un anclaje se introduce la armadura en una perforación previamente realizada en el terreno al que quedan unidos con la lechada de cemento que se inyecta a continuación. Las operaciones, por tanto, son las siguientes: 1.  Perforación.

2.  Colocación del cable o bulón y ejecución del bulbo de anclaje para su fijación en el fondo de la perforación. 3.  Tensado del cable, en su caso. 4.  Inyección de la lechada y cierre de la cabeza del anclaje. La perforación, normalmente a rotación o rotopercusión, desde 68 mm de diámetro para barras de 25 mm, hasta más de 200 mm para anclajes más complejos. En cuanto al resto de sus componentes, los anclajes pueden ser diferentes en función de la resistencia del propio anclaje y del terreno. La Figura 195 muestra la perforación de una viga riostra sobre un muro de micropilotes para realizar un anclaje al terreno. Las Figuras 196 y 197 muestran detalles de la maquinaria empleada en la realización de las perforaciones para los anclajes.

Figura 195. Perforación para anclaje en muro de micropilotes. Image Imagen: n: V. Yepes

130 130

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención  Anclajes

Figura 196. Maquinaria de perforación a

Figura 197. Detalle de la perforación para

rotopercusión. Imagen: I. Serrano (www.desdeelmurete.com www.desdeelmurete.com))

anclaje en muro pantalla. Imagen: I. Serrano (www.desdeelmurete.com) www.desdeelmurete.com)

En los anclajes activos es primordial que el cable quede sujeto en el fondo de la perforación antes de tesar. Para ello se emplean diversos sistemas según el tipo de anclaje, con dispositivos que aíslan el bulbo de anclaje del resto de la perforación. De esta forma se impide que la lechada inyectada en la zona de empotramiento se extienda al resto del cable antes del tensado. El dispositivo más frecuente es un obturador o casquillo expansivo. La inyección en esta zona se efectúa a través de una tubería de PVC situada en el interior de la vaina que cubre el cable, a una presión que puede llegar a unos 2,5  – 3,0 MPa. Estas tuberías van provistas de válvulas anti retorno que pueden taponarla a diferentes profundidades para obtener una mayor penetración al inyectar. Una vez asegurado el empotramiento, se tensa el cable con gatos hidráulicos bloqueando el extremo en la placa de anclaje con tuercas o conos de anclaje controlando el diagrama de tensiones-alargamientos, que debe coincidir con el teórico si la fijación en el fondo es efectiva (ver Figura 198).

ancl aje activo. Fuente: Figura 198. Tesado de cables de un anclaje http://www.fernandeztadeo.com/anclajes.htm   http://www.fernandeztadeo.com/anclajes.htm

131 131

   

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie Con el cable en tensión, se inyecta la lechada en el resto de la perforación a una presión del orden de 3 MPa. No deben pasar más de 8  – 12  – 12 horas tras la perforación para minimizar la alteración y descompresión de las paredes del terreno. Con la rosca sana, los esfuerzos del cable pueden transmitirse al terreno directamente a través de la lechada; en caso contrario, que es lo más común, independizando la armadura del terreno por medio de una vaina en la que se inyecta la lechada y los productos anticorrosión. La lechada se dosifica con abundante cemento, con una relación agua/cemento entre 0,4 y 0,6 (0,4 para sellado entre la armadura y las vainas anticorrosión. Es necesario el uso de aditivos. El fraguado tarda de 3 a 7 días. En la Tabla 3 se reflejan las características de los cables más empleados. Tabla 3. Características de los cables más empleados actualmente (Y 1860 S7 15.20)

Límite elástico (N/mm2) 1670 2 Carga de rotura (N/mm ) 1860 Nº de alambres 7 Diámetro nominal (pulgadas – (pulgadas  –  milímetros) 0,6 0,6 –  – 15,2  15,2 2 Área (mm ) 140 Límite elástico unitario (kN) 260 Módulo de deformación (N/mm2)

200 000

En los anclajes pasivos el diámetro de las armaduras está comprendido entre 16 a 40 mm. Se emplean aceros dúctiles, con alargamientos en rotura superiores al 4% para reducir la probabilidad de la rotura frágil del perno. En estos anclajes la transferencia de esfuerzos entre la armadura y el terreno es directa a través de la lechada. Su ejecución es más sencilla que en los activos. La armadura se introduce en la perforación y una vez fijada (algunos pernos van provistos de un casquillo expansivo situado en su extremo que lo fija al fondo de la perforación), se rellena inyectando una lechada con una dosificación similar a la de otros anclajes (a/c 0,4  –   –  0,6). La lechada protege el cable y transmite las tensiones entre la armadura y el terreno. En la tabla se recogen las características de las barras de anclaje más habituales. ≈

Tabla 4. Características de las barras de anclaje más m ás habituales. Tipo de barra

Límite elástico (N/mm2)

Carga de rotura (N/mm2)

Corrugada, Gewi o similar Dywidag

500 850

550 1050

132 132

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención

7  Entibaciones Una entibación es un sistema de contención provisional de tierras constituido por elementos metálicos (paneles) o de madera, acodalados entre sí mediante puntales o codales, que se utilizan para evitar el desplome de las paredes verticales de las zanjas, minas, galerías subterráneas, pozos, etc. La entibación, por tanto, se utiliza cuando no es posible dejar un talud estable y, por motivos de seguridad, cuando la profundidad de la zanja es peligrosa para los operarios, a partir de 1,30 m. En la Figura 199 se pueden observar distintas tipologías de entibación en función de la profundidad de la zanja. En la Figura 200 se muestran los elementos característicos de una entibación.

Figura 199. Tipos de entibación en función f unción de la profundidad de zanja. Cortesía de Iguazuri

Figura 200. Elementos de una entibación. Fuente:

http://elcosh.org/document/2200/d000279/construccion,-enciclopedia-de-salud-y-seguridaden-el-trabajo.html   en-el-trabajo.html

La anchura de las excavaciones a entibar debe ser suficiente para poder trabajar en condiciones normales. Así, para una zanja de 1,50 1 ,50 m de profundidad, la anchura debería ser de 0,65 m, o bien de 0,75 m si la zanja tiene hasta 2,00 m de profundidad. Además, el material destinado a la entibación deberá estar en el tajo con antelación suficiente para no retrasar los trabajos. Los escombros deberán situarse, como mínimo, a 1 m de distancia de la arista superior de la entibación. Como aspecto adicional a tener en cuenta, hay que indicar que el proceso de retirada del entibado suele ser más peligroso que la propia entibación, puesto que el terreno se encuentra en peores condiciones. Esta retirada debe empezarse por la parte inferior y abajo a arriba. Los últimos 1,5 m deben retirarse de una vez. Se aconseja retirar el material por medio de grúa o perder el material antes de que los operarios bajen a una zona peligrosa. 133 133

   

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie 7.1  Con madera

Las entibaciones de madera están formadas por tablones, tablas y rollizos, siendo muy usado el álamo negro. Se emplean como pantallas no estancas, en ausencia de agua. El proceso de excavación y entibación depende del tipo de terreno y su profundidad. Este tipo de entibación se ha sustituido actualmente mayoritariamente por entibaciones metálicas por razones económicas, pues con madera supone un coste importante en mano de obra y una mayor lentitud en su instalación. Sin embargo aún se utilizan cuando existen zanjas con muchas tuberías o conducciones transversales, o bien cuando no se puede emplear maquinaria que transporte los elementos de otro tipo de entibación hasta el tajo. Las tablas suelen tener de 4 a 5 cm de espesor. Los codales suelen ser rollizos de diámetro mínimo de 10 cm en excavaciones de ancho inferior a 0,80 m y de 12 cm en las demás. Los tableros deben superar el nivel del terreno al menos 10 cm para evitar la caída de materiales en la zanja. Además, hay que tener en cuenta que la madera sólo puede servir para unas 8 puestas, porque se va perdiendo con los cortes. En la Figura 201 se observa una entibación de madera realizada con tablas horizontales.

Figura 201. Entibación de madera con tablas horizontales. Imagen: V. Yepes

Se pueden establecer dos tipos diferentes de entibaciones de madera:

  Entibaciones con tablas horizontales:  son útiles en terrenos cohesivos, que sean



autoestables al excavar. Se suele alternar la excavación cada 0,80-1,30 m con la propia

entibación. La entibación se realiza apuntalando de lado a lado de las tablas con un codal o rollizo, hasta alcanzar la profundidad total (ver Figura 202).

  Entibaciones con tablas verticales: se emplean en terrenos sin cohesión, como arenas



sueltas, o incluso en lodazales. Las tablas verticales, con punta, se hincan un una maza antes de excavar, alcanzándose profundidades de hasta 2 m. A medida que se completa la hinca, se coloca la primera correa o cabecero en cabeza de zanja y se apuntala de lado a lado. Se alcanza la profundidad en sucesivas etapas. La Figura 203 muestra una entibación de este tipo.

134 134

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención  Entibaciones

Figura 202. Entibación ligera de madera con tablas horizontales. Fuente: http://www.geradordeprecos.info/   http://www.geradordeprecos.info/

Figura 203. Entibación de madera semicuajada con tablas verticales. Fuente: http://www.generadordeprecios.info/   http://www.generadordeprecios.info/

La entibación de madera recibe distintos nombres en función del porcentaje de superficie de excavación cubierta:

  Entibación cuajada:  cubre el 100% de las paredes de la excavación. Los tablones se



sitúan uno a continuación del otro.



  Entibación semicuajada:  los cabeceros se unen con tablas verticales que cubren el 50% de las paredes de la excavación (Figura 203). Los tablones distan entre sí unos 0,75 m.



  Entibación ligera: cubre menos del 50% de las paredes de la excavación (Figura 202). No se emplean tableros, simplemente se usan cabeceros apuntalados por codales. En este caso los tablones distan de 1,5 a 2 m.

Las entibaciones cuajadas se emplean normalmente en terrenos de gravas y arenas sueltas o bien de limos y arcillas blandas, es decir, cuando el terreno tiene escasa consistencia y puede desplomarse. Las entibaciones semicuajadas o ligeras se utilizan en terrenos suficientemente compactos tales como gravas compactas mezcladas con arcilla, arenas compactas o conglomeradas, esquistos, rocas estratificadas estables o limos y arcillas firmes y duras que presenten suficiente seguridad ante desprendimientos parciales. Para todas las entibaciones anteriores, se suele dejar 1 m de separación vertical entre correas o largueros y de 1,5 a 2 m en horizontal entre codales. La Norma Tecnológica NTE-ADZ recomienda, en función del tipo de terreno, solicitación y profundidad de corte, los tipos de entibaciones de madera que figuran en la Tabla 5. Tabla 5. Entibaciones aconsejables según NTE-ADZ

Tipo de terreno

Solicitación

Sin solicitación Coherente

Solicitación vial

Suelto

Solicitación de cimentación Indistintamente

Tipo de corte Zanja Pozo Zanja Pozo

Profundidad H de corte en m < 1,30 1,30  – 2,00 2,00  – 2,50 Innecesaria Ligera Semicuajada Innecesaria Semicuajada Cuajada Ligera Cuajada Cuajada Semicuajada Cuajada Cuajada

> 2,50 Cuajada Cuajada Cuajada Cuajada

Cualquiera Cualquiera

Cuajada Cuajada

Cuajada Cuajada

Cuajada Cuajada

Cuajada Cuajada

Asimismo, dicha norma establece la sección y separación de los elementos del tablero, cabeceros y codales. 135 135

   

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie

Tabla 6. Determinación de una entibación semicuajada según NTE-ADZ. Grueso mínimo del tablero E  en  en mm.

20

25

30

52

65

76

Separación vertical S en cm.

Empuje total q en kg/cm2 

0,17 0,06 -

0,27 0,10 -

0,39 0,14 0,06 -

1,20 0,43 0,19 0,10

1,87 0,68 0,30 0,16

2,53 0,92 0,41 0,23

30 50 75 100

Tabla 7. Determinación de una entibación cuajada según NTE-ADZ. Grueso mínimo del cabecero E  en  en mm.

52

52

52

Empuje total q en kg/cm2 

0,21 0,13 0,07 0,05 0,03

0,33 0,21 0,15 0,09 0,06

0,46 0,29 0,20 0,15 0,10

Separación horizontal M  en cm. 100 125 150 175 200

7.2  Muro berlinés

El muro berlinés es una entibación que consiste en perfiles metálicos hincados verticalmente, entre los cuales se colocan tablones de madera para la contención del terreno (Figura 204). Esta técnica tiene aplicaciones muy variadas, siendo una solución de entibación temporal muy segura y económica para excavaciones de pequeña a mediana envergadura (3 a 8 m) en terrenos poco estables como suelos de arena o finos. Esta entibación se clasifica como muro de tipo flexible (de mayor deformabilidad que los muros pantalla o de pilotes) pilo tes) y “abiertos”, es decir, que no impiden el paso del agua subterránea, requiriéndose un agotamiento simultáneo del nivel freático durante la excavación.

Figura 204. Esquema de muro berlinés. Fuente: www.terratest.com.pe  www.terratest.com.pe 

136 136

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención  Entibaciones

El procedimiento constructivo empieza con la hinca de perfiles doble T de ala ancha a intervalos de 1,5-2,5 m, hasta 3 m por debajo del fondo de la excavación. Apropiado para espesores de tablón de 50-80 mm y perfiles hasta HEB-300. En la Figura 205 se muestra un detalle de la sujeción de los tablones a los perfiles metálicos.

Figura 205. Detalle muro berlinés. Fuente:

http://www.ischebeck.es/home/entibacion/berlinesa-es.html  A medida que se excava, se va entibando con tablas de madera, de perfil a perfil, apoyadas sobre las alas de doble T. Si es preciso, se apuntalan los perfiles de lado a lado, aunque también se puede optar por el anclaje al terreno. En la Figura 206 se muestra un muro berlinés anclado al terreno en un edificio en Viña del Mar (Chile).

Vi ana Limache  – Viña del Mar (Chile). Fuente: Figura 206. Muro berlinés en edificio Viana http://www.terratest.cl/tecnologias/muro-berlines/ http://www.terratest.cl/tecnologias/muro-berlines/   La colocación de los perfiles metálicos en perforaciones ejecutadas previamente disminuye las molestias por ruidos y vibraciones en zonas urbanas. La colocación de los tablones por delante de los perfiles metálicos evita la excavación manual entre perfiles. Además, los tablones son de fácil manipulación y permiten dejar huecos para el paso de instalaciones existentes.

137 137

   

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie

7.3  Entibación de zanjas mediante paneles metálicos Frente a los sistemas de entibación de madera, uno de los métodos de uso más industrializado es el uso de paneles metálicos como entibación. Existen varios tipos de entibación metálica: sistemas de cajones, sistemas con guías deslizantes y bocas de acceso a pozos y cámaras de apoyo. Se utilizan con codales neumáticos, hidráulicos o de tornillo, que se adaptan a las dimensiones de la zanja. La ventaja fundamental de estos sistemas prefabricados son su ligereza, rapidez y sencillez en su colocación. Además, se montan y desmontan desde el exterior de la excavación, lo cual supone un menor riesgo a la seguridad de los operarios. Se pueden usar paneles de aluminio o de acero. Aunque estos sistemas precisan de personal especializado en su montaje y desmontaje, los paneles metálicos presentan claras ventajas en su utilización: •

  Es posible la excavación de zanjas de diversas anchuras y profundidades, siendo independiente de la longitud de la tubería a instalar

•

  Sistema de muy fácil montaje y puesta en obra, empleando medios de elevación

•

habituales   Es altamente resistente a los empujes del suelo   Aumento en la seguridad de los trabajos y menor utilización de mano de obra respecto

•

a otros procedimientos •

  Se puede reutilizar en numerosas ocasiones, con mínimo mantenimiento y larga vida

•

útil   Ritmo de colocación de tuberías alto, puesto que la excavación y la entibación se realiza de forma simultánea

•

  El extremo inferior de las entibaciones no llega hasta el fondo de la excavación, luego,

•

al extraer la entibación no se altera la estructura de los rellenos laterales de los tubos, sin la consiguiente pérdida de homogeneidad y compactación de los rellenos   La extracción es relativamente sencilla, incluso en presencia de suelos expansivos, pues es posible regular la separación entre los paneles; de esta forma, antes de extraerlos, se sueltan los puntales con lo que las presiones del suelo se relajan, permitiendo la extracción de las entibaciones

•

  Las entibaciones pueden extraerse de forma segura a medida que se efectúa el relleno, por lo que se aseguran rellenos compactados de alta a lta calidad

7.3.1  Entibación ligera con paneles de aluminio Con una entibación ligera de aluminio, para suelos cohesivos, no debería superarse los 2,4 m de profundidad de excavación. Se pueden distinguir dos tipos fundamentales de sistemas de entibación ligera (en aluminio) en función del tipo de cabecero empleado: 

de cabeceros verticales:  unidos por codales regulables hidráulicos. Son útiles   Sistemas para entibaciones verticales con suelos estables (cohesivos). Se caracterizan por su

ligereza, instalándose desde arriba con un solo operario. Puede realizarse la entibación con o sin tablero.

138 138

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención  Entibaciones

  Sistemas de cabeceros horizontales:   unidos por codales regulables hidráulicos. Se



utilizan con entibaciones verticales de suelos inestables. Se instalan con una pequeña grúa o retroexcavadora. Se utilizan tableros de madera o de acero.

Figura 207. Entibación ligera de aluminio. Fuente: http://www.iguazuri.com/entibacion_ligera_aluminio.html  http://www.iguazuri.com/entibacion_ligera_aluminio.html 

7.3.2  Sistema de entibación mediante paneles con guías deslizantes Una forma de excavar zanjas en terrenos flojos, a profundidades de 3-7 m o incluso más, es el uso de entibaciones mediante paneles con guías deslizantes. Presenta ventajas en terrenos no cohesivos, como en algunas zonas pantanosas o depósitos sedimentarios recientes. Se trata de reforzar la entibación con una estructura con guías laterales que permite el deslizamiento de paneles de acero. Las planchas se deslizan con mínimas fuerzas sin golpes o sacudidas, incluso a gran profundidad. Además, se eliminan posibles problemas de asentamiento o desplazamiento de terreno tanto en la excavación como en la extracción; la entibación no se acuña ni se atasca. Su gran flexibilidad permite su uso tanto en zonas de difícil acceso como en amplias conducciones subterráneas. Las Figuras 208 y 209 muestran detalles de este sistema de entibación.

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Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie

Figura 208. Paneles con guía simple. Fuente:

http://www.ischebeck.es/home/entibacion/paneles_guia_simple-es.html  Mediante el uso de paneles en planos distintos que los superiores, es posible lograr mayores profundidades y de dimensión variable. Además, esto permite extraer los paneles inferiores sin mover los superiores, lo que involucra una gran eficiencia en el proceso de rellenos compactados.

140 140

   

Procedimientos Procedimien tos de construcción de cimientos y estructuras de contención  Entibaciones

Figura 209. Entibación mediante paneles deslizantes con guías simples. Cortesía: Ischebeck

7.3.3  Sistemas de entibación con cajones de blindaje o escudos

Se utilizan los escudos o cajones de blindaje cuando se busca no sólo un sostenimiento del terreno, sino una buena protección a los trabajadores. Se trata de dos paneles unidos por codales de longitud regulable. Los blindajes se ensamblan en obra, fuera de la zanja, con anchuras regulables en función de la zanja. Cuando se trata de zanjas profundas, se colocan unos blindajes encima de otros, unidos mediante guías. Los cajones de blindajes se pueden utilizar hasta 4 m de profundidad, incluso en terrenos no cohesivos. A partir de ahí, y hasta 6 m, deberían utilizarse cámaras con tablestacas. El espacio entre la cara exterior del blindaje y el frente de excavación debe ser el mínimo posible, debiéndose rellenar para evitar los movimientos laterales del cajón. Estos escudos se

141 141

 

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie montan en obra con una simple retroexcavadora o con una grúa pequeña (ver Figura 210). Además, se pueden recolocar según progresa la excavación.

Figura 210. Montaje del sistema de entibación con cajones de blindaje. Fuente:

http://www.iguazuri.com/catalogos/entibacion_general.pdf  

www.atenko.com   Figura 211. Detalle de cajones de blindaje Robust BOX. Fuente: www.atenko.com

142 142

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención

8  Tablestacas Las tablestacas o tablaestacas (sheet piles) son un tipo de pantalla en la que la dimensión longitudinal es muy superior a las otras. Son elementos prefabricados alargados, de sección transversal constante y de poco espesor, que se hincan en el terreno mediante vibración o golpeo cada una en contacto con la contigua para formar pantallas continuas de impermeabilización o de sostenimiento. Estos elementos se pueden considerar también como una entibación cuando la profundidad a excavar en una zanja es elevada, por encima de 6-7 m, hasta unos 12 m. Dichos elementos acoplan unos con otros por deslizamiento a lo largo de las  juntas, que pueden ser ser por solape o machihembradas machihembradas (ver Figura 212).

Figura 212. Tablestacas metálicas. Imagen: V. Yepes

Constituyen una estructura de contención flexible, definitiva o temporal (recuperable), que permiten realizar excavaciones de cualquier tipo: talud, zanja, pozo, sótano, etc., adaptándose a cualquier forma o dimensión en planta. También se puede utilizar el tablestacado como encofrado. Como obras definitivas se pueden ver en muelles, defensas de cauces o estribos de puentes, entre otros. Como entibaciones provisionales, en apertura de zanjas para colectores o recintos bajo nivel freático. En la Figura 213 se muestra la aplicación de las tablestacas para conseguir un recinto seco donde ejecutar la pila de un puente.

a ejecución Figura 213. Recinto de 32 m de diámetro formado por tablestacas metálicas para lla de la cimentación en el puente sobre la ría de Pontevedra. Cortesía de Dragados y Construcciones S.A. 143 143

   

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie

Se utilizan fundamentalmente para el sostenimiento lateral del terreno y, sobre todo, en presencia de nivel freático. Delimitan espacios y funciones en terrenos con desniveles. En ocasiones el uso de tablestacas ofrece ventajas frente a otros sistemas de contención tradicionales como los muros pantalla, tales como el aumento de los rendimientos en la ejecución y un mejor acabado de los elementos hormigonados (por ejemplo, acabado superficial y ejecución de una correcta impermeabilización en muros de sótano). En las Figuras 214 y 215 muestran la aplicación de las tablestacas como encofrado perdido de muros. Obsérvese en la Figura 215 la disposición de piezas de poliestireno expandido para evitar excesos de hormigón.

Figura 214. Uso de tablestacas metálicas como encofrado perdido en muro. Imagen: E.

Valiente

Figura 215. Detalle de encofrado de tablestacas y relleno de piezas de poliestireno expandido.

Imagen: E. Valiente

 

8.1

Tipología

Las tablestacas suelen ser de acero, aunque también las hay de otros materiales como la madera, el hormigón armado, el aluminio o materiales sintéticos como el vinilo o la fibra de vidrio. Las ventajas e inconvenientes de cada material en cuanto a durabilidad y resistencia son

144 144

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de Tablestacas contención

análogas a las de los pilotes, aunque en el caso de las tablestacas hay que considerar la provisionalidad que casi siempre tiene su utilización.

8.1.1 

De madera

Las tablestacas de madera ya se utilizaban en la antigua Roma. Hoy día su uso está muy limitado a obras provisionales de excavación poco profunda y por encima del nivel freático. La presión de las tierras del trasdós sobre la pantalla y el aumento de volumen de la madera mojada, tienden a cerrar las juntas. Las piezas que se emplean son planas, unidas entre sí en forma de espiga o machihembradas, para conseguir la estanqueidad. Desde los años 50 se conocen las tablestacas de madera tipo “Wakefield” de tablones ensamblados; para ello se clavan tres tablones juntos con el tablón intermedio desfasado 50 a 75 mm. Para evitar la rotura de la tablestaca se coloca en punta un zuncho de chapa metálica que abraza dos o tres piezas que se hincan conjuntamente y en la cabeza un casco metálico para proteger del golpeo. Antes de la hinca, la madera debe sumergirse en agua durante algún tiempo para evitar el agrietamiento durante la colocación y el alabeo posterior. Estos tableros suelen reforzarse con pilotes que soportan vigas continuas entre las que deslizan las tablestacas (Figura 216). Tras su ejecución, la tablestaca se suele reforzar mediante grapas de hierro que impiden la separación de las tablas. Como inconvenientes destacan su poca longitud, hasta un máximo de 10 m, su escasa resistencia, alta deformabilidad, baja durabilidad y dificultad de hinca. Sus dimensiones son de 8 a 15 cm de espesor y de 25 a 35 cm de anchura.

Figura 216. Pantalla de tablestacas de madera

Las tablestacas de madera sólo son aplicables sobre terrenos granulares de hinca fácil y cuando los esfuerzos que vaya a soportar no sean elevados. En terrenos de gravas en los que no son aplicables ni con azuche metálico, hay que recurrir a tablestacas metálicas. Las condiciones para evitar la pudrición son las mismas que para los pilotes del mismo material.

145 145

   

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie

8.1.2  De hormigón Las tablestacas de hormigón son piezas prefabricadas armadas o pretensadas, con resistencias similares a las exigidas a los pilotes. Su sección, generalmente de forma rectangular o en T, debe ser lo más sencilla posible para facilitar la hinca. Las L as dimensiones habituales de la sección transversal son de 50  –  80 cm de ancho y 15  –  25 cm de espesor. El recubrimiento de las armaduras debe ser mayor o igual a 3 cm en agua dulce y que 4 cm en agua salada. En la Figura 217 se muestran tablestacas de hormigón prefabricado de sección en T usadas en el revestimiento de un canal.

Figura 217. Tablestacas de hormigón empleada en el revestimiento de un canal. Fuente:

http://www.vanthek.com/es-ES/77/tablestacas-de-hormigon.html  http://www.vanthek.com/es-ES/77/tablestacas-de-hormigon.html  Durante la hinca, aunque los esfuerzos que se producen suelen ser menores que en los pilotes (la tablestaca o se hinca como el pilote hasta el rechazo) la cabeza y la punta de la tablestaca han de protegerse igualmente con una sufridera y un azuche. En medios agresivos, para evitar la corrosión deben tomarse las mismas medidas que para los pilotes prefabricados de hormigón. Como en las de madera, la parte inferior de la tablestaca tiene forma de bisel para facilitar la hinca en la que se sigue el mismo sentido de colocación y de hincado que en aquellas. Uno de los inconvenientes de las tablestacas de hormigón para su manipulación e hinca es su

peso; para reducirlo se recurre en lo posible al aligeramiento de la sección. La dificultad de conseguir una estanqueidad aceptable en la unión de los elementos contiguos es otro inconveniente que se procura evitar con juntas de diferentes tipos. Estas características explican que las tablestacas de hormigón se utilicen con menos frecuencia que las metálicas. No es corriente recuperarlas y sólo suelen utilizarse con más ventajas que las de otros materiales cuando quedan integradas definitivamente en una obra.

8.1.3  Metálicas Las tablestacas metálicas están formadas por perfiles de acero laminado con sección de pequeño espesor y forma diversa, con una resistencia característica a tracción superior a 340 146 146

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de Tablestacas contención

MPa. En algunos casos, las tablestacas también pueden ser galvanizadas. Por tener menor sección y mayor resistencia que las tablestacas de madera o de hormigón, su puesta en obra es más sencilla y también la reutilización puesto que la duración depende en gran parte del desgaste que se produzca durante la hinca y la extracción. Pese a su rigidez y resistencia, la cabeza de la tablestaca también debe protegerse durante la hinca con un sombrerete de fundición que se adapta a la forma de la sección. Estas características dan a la tablestaca una utilidad mucho mayor que las de madera u hormigón, tanto en aplicaciones provisionales (pantallas de contención, ataguías, recintos estancos en obras fluviales o marítimas, etc.) como en obras definitivas, por ejemplo como encofrado perdido en cimentaciones o en muros y estribos de pasos inferiores en carreteras u obras urbanas en las que la tablestaca queda vista. Una cualidad muy especial de la construcción con tablestacas metálicas es la posibilidad de retirarlas; incluso aunque no se reutilicen, pues siempre tienen un valor residual como chatarra.

Figura 218. Muelle de Blankenberg, Bélgica, formado por tablestacas metálicas. Fuente:

http://sheetpiling.arcelormittal.com/   http://sheetpiling.arcelormittal.com/ Las tablestacas pueden ser modulares o planas según la forma de su perfil. Las primeras son las más utilizadas, especialmente en muros de contención, por su elevada resistencia a flexión. Las planas, por el contrario se emplean únicamente en recintos celulares en los que los refuerzos principales son de tracción, o en combinación con otras tablestacas modulares.

Figura 219. Junta AZ Larssen, en conformidad con EN 10248. Fuente:

http://sheetpiling.arcelormittal.com/ http://sheetpiling.arcelormittal.com/  

En la mayoría de las marcas (Belval, Klockner, Terres-Rourges, etc.), las piezas para su encaje tienen un doble macho y otro hembra, en otras (Lackawanna, Larssen, etc.), los bordes son simétricos o su unión se hace con piezas intermedias (Senelle, Universal, etc.). Aunque en general todos los sistemas de unión proporcionan juntas suficientemente impermeables, en la 147 147

   

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie elección del modelo, además debe considerarse la posición de las juntas en la sección del contorno completo de tablestacas y los esfuerzos que se produzcan en función de dicha posición respecto a la fibra neutra, donde se producen las máximas tensiones por cortante. En las obras definitivas la medida más eficaz para evitar la corrosión es el sobredimensionamiento de la sección, el recubrimiento con pinturas anticorrosivas o el empleo de aceros resistentes a la corrosión  –aceros al cobre o aceros al cromo- parece ser menos efectiva en la práctica. En obras marítimas, el grado de salinidad es una de las principales causas de su degradación, mientras en agua dulce la corrosión alcanza espesores de 0,012 mm/año, en aguas marinas se alcanzan al canzan niveles diez veces más altos.

8.2  Métodos de instalación Las tablestacas en recintos o en pantallas pueden colocarse en obra empotradas simplemente en el terreno o reforzados por codales, puntales o anclajes horizontales o inclinados que ayuden a absorber los esfuerzos previstos. En la Figura 220 se pueden observar este tipo de disposiciones.

Figura 220. Sistemas de tablestacas según su sostenimiento frente a los empujes

8.2.1  Tablestacas autoportan autoportantes tes Las tablestacas autoportantes constituyen un sistema de contención del terreno que no precisa de elementos adicionales para el sostenimiento (Figura 221). Estos elementos trabajan en ménsula, siendo una solución sencilla que trabaja por empotramiento en el terreno. Se utilizan si la altura libre no supera los 5 m.

148 148

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de Tablestacas contención

http://www.ischebeck.es   Figura 221. Pantallas de tablestacas autoportantes. Fuente: http://www.ischebeck.es El procedimiento constructivo es sencillo y rápido, pues no resulta necesario el arriostramiento ni los apuntalamientos intermedios. Una vez instaladas las tablestacas, el interior de la excavación queda libre de obstáculos para vaciar las tierras y realizar otros trabajos necesarios (hormigonado, colocación de instalaciones, etc.). En principio no existen restricciones en cuanto a las dimensiones en planta del recinto excavar, aunque sí que está limitada la profundidad de la excavación, dependiente del tipo de terreno.

8.2.2  Tablestacas arriostradas con anclajes al terreno Si se pretende realizar una excavación profunda, dejando el recinto libre de obstáculos, se deben arriostrar de las pantallas de tablestacas mediante anclajes al terreno (Figura 222). De esta forma se limitan las deformaciones en la pantalla. Esto permite realizar excavaciones  junto a elementos a proteger, como edificaciones, instalaciones, etc. Eso sí, siempre que se pueda realizar el anclaje correspondiente.

http://www.ischebeck.es/   Figura 222. Tablestaca arriostrada con anclaje al terreno. Fuente: http://www.ischebeck.es/ El método constructivo pasa por realizar la excavación por fases, de forma que se puedan efectuar los anclajes y su tesado antes de proseguir con la excavación a mayor profundidad. Este arriostramiento permite su uso en grandes recintos con muy diversas geometrías. 149 149

   

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie

Además, al no presentar la excavación obstáculos, se pueden alcanzar grandes rendimientos en los vaciados dentro del recinto. Es importante mencionar que una parte nada despreciable de roturas de tablestacas ancladas se han debido a un incorrecto o poco cuidadoso diseño o ejecución de los dispositivos de unión entre el tirante y la pantalla. La inestabilidad de una pantalla anclada puede producirse por alguna de las siguientes causas:

         



Insuficiente empotramiento.



Fallo del anclaje.



Baja resistencia estructural de la propia pantalla (sección o uniones de la tablestaca).



Inestabilidad general del conjunto formado por la pantalla y el terreno circundante.



Inestabilidad del fondo de la excavación.

Figura 223. Pantalla arriostrada al terreno. Imagen: V. Yepes

8.2.3  Tablestacas arriostradas con puntales Las pantallas de tablestacas pueden arriostrarse con perfilería metálica para alcanzar mayores

profundidades de excavación limitando las deformaciones. Este arriostramiento puede hacerse mediante vigas o codales metálicos o mediante una estructura mediante perfiles con las uniones soldadas en el emplazamiento definitivo (Figura 224). Esta solución es ideal para la apertura de grandes zanjas. La solución mediante estructura metálica soldada proporciona mayores huecos para facilitar la excavación o la introducción de maquinaria o elementos prefabricados en el recinto.

150 150

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de Tablestacas contención

Figura 224. Pantallas de tablestacas arriostradas con perfilería metálica. Fuente:

http://www.ischebeck.es/   http://www.ischebeck.es/

8.2.4 

Tablestacas arriostradas con tirantes

A veces resulta ventajoso el uso de tablestacas arriostradas con tirantes respecto a las arriostradas mediante perfilería metálica cuando no existen obstáculos en la excavación y puesta en obra en el interior del recinto o zanja (Figura 225).

F uente: Figura 225. Pantalla de tablestacas arriostradas con tirantes. Fuente: http://www.ischebeck.es/  http://www.ischebeck.es/  En este caso, es posible alcanzar profundidades elevadas de excavación sin necesidad de perfiles o codales. Es ideal para zanjas que necesiten arriostramiento y sirvan para colocar tubos en tramos de gran longitud, imposibles de colocar con la existencia de codales. Asimismo, su uso estaría recomendado cuando fuese necesario realizar la excavación en más de una fase, para realizar el montaje de los tirantes y la viga de atado.

151 151

 

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie Este arriostramiento se realiza normalmente con tirantes formados por barras de acero macizas. Estos tirantes limitan las deformaciones en las pantallas. Además, todo este material (tablestacas principales y trasera, tirantes y piezas auxiliares) es recuperable. Uno de los condicionantes del procedimiento constructivo, tal y como se ve en la Figura 226, es la necesidad de espacio en obra para colocar una pantalla de tablestacas trasera a la principal de forma que sea capaz de transmitir al terreno la reacción en el arriostramiento, al estar ambas pantallas conectadas por dichos tirantes. Las Figuras 227 y 228 muestran detalles del arriostramiento a un anclaje.

http://www.ischebeck.es/  Figura 226. Tablestaca arriostrada. Fuente: http://www.ischebeck.es/ 

Figura 227. Tablestaca anclada

152 152

   

Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de Tablestacas contención

Figura 228. Arriostramiento y anclaje de pantalla de tablestacas. Fuente:

http://www.arkigrafico.com/  http://www.arkigrafico.com/ 

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Víctor Yepes Piqueras

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Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención

9  Procedimientos de hinca de pilotes y tablestacas La introducción de los pilotes o las tablestacas en el terreno se denomina “hinca”. La elección del procedimiento de hinca más adecuado es imprescindible para el éxito de la operación. Los más habituales son por golpeo y por vibración. El primero es el más antiguo y extendido desde las primeras aplicaciones con pilotes de madera, mientras que el segundo ha tenido un desarrollo menor, limitado a suelos no cohesivos, y más frecuentemente aplicado a las tablestacas que a los pilotes. Como medio auxiliar, complementario de estas dos técnicas, se emplea ocasionalmente la inyección de agua (o de lodos bentoníticos) aplicada a presión al pie del elemento a hincar. Otra técnica más reciente es la hinca a presión con gatos hidráulicos, de innegables ventajas por la supresión de ruidos y vibraciones. Sin embargo, aunque los resultados sobre las arcillas blandas son buenos, este sistema sólo es aplicable a los suelos sedimentarios de baja resistencia. Además de los citadas, hay procedimientos especiales de hinca normalmente defendidos por patentes, así como combinaciones de los anteriores.

9.1  Hinca por percusión o impacto La hinca dinámica por impacto, percusión o golpeo se realiza con ayuda de una maza o martillo que golpea regularmente la cabeza, debidamente protegida, del pilote o de la tablestaca. El martillo, se monta sobre un “martinete” o “machina” que le proporciona la guía soporte, junto con los medios de montaje precisos para su ascenso y caída. Se emplea este sistema en suelos de mayor consistencia, donde la vibración no es suficiente. Resulta muy importante la razón entre el peso de la maza y el peso del elemento que va a introducirse en el suelo. El martinete (Figura 229) dispone de una deslizadera formada por dos barras verticales gemelas, que pueden ser fijas, semifijas u oscilantes. La resbaladera o deslizadera es el elemento que recoge el pilote y lo desliza por guías o rieles entre las vigas gemelas. El marcador es un elemento horizontal telescópico que conecta la parte inferior de las gemelas a la máquina porteadora, permitiendo el hincado y la verticalidad. El conjunto puede montarse sobre una plataforma fija o móvil. Según el accionamiento y la energía empleada, el impacto se

realiza mediante mazas de caída libre o martillos de simple o doble efecto, accionados por vapor, aire comprimido, combustible (mazas diésel) o aceite a presión (mazas hidráulicas). Para proteger al pilote y transmitir el impacto, se dispone una sufridera, un sombrerete y una galleta. El sombrerete o casco de protección es una pieza de acero fundido o chapones soldados colocado en la cabeza de la tablestaca o del pilote para evitar que se pulverice por los impactos. Los pilotes metálicos pequeños y en las tablestacas se hincan sin sombrerete. La galleta o almohadilla se usa en pilotes de hormigón para asegurar el buen asiento del sombrerete sobre la cabeza del pilote; es un material compresible c ompresible fungible que se usa en uno o dos pilotes. La sufridera se encuentra entre el martillo y el sombrerete, es de material muy resistente al choque.

155 155

   

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie

Figura 229. Elementos de un martinete

9.1.1 

Mazas de caída libre

La hinca de pilotes con maza de caída libre es un sistema antiguo, ya utilizado por los romanos. Debido a su bajo coste y simplicidad, su uso se mantiene en la hinca de pequeños pilotes de madera o metálicos para uso provisional. Los equipos más utilizados tienen mazas de 10 a 50 kN que operan con carreras desde 0,2 a 1,0 m. Sin embargo son de golpeteo muy lento. La maza o ariete se suspende de un cable y desliza por unas guías que hacen la función de gemelas. Existen dos variedades, las que se izan con un cabrestante con embrague y las de escape en la propia maza, siendo éstas últimas las que mayor control de energía proporciona por la ausencia de rozamientos del cabrestante. Con pilotes de gran tamaño que a veces sobrepasan los 2 m de diámetro y 100 m de profundidad, la hinca debe efectuarse sin “gemelas”, pues los elementos parciales, de 20 o 30 m, se acoplan a los modelos normales.  

En la actualidad se ha recobrado el interés por este tipo de martillos debido a la facilidad de operar dentro de una cámara aislada acústicamente para cumplir las exigentes normativas de ruidos gracias al aislamiento conseguido con la colocación de chapas de acero y plástico, intercaladas en torno al punto de percusión de la maza. Con esta protección se consiguen niveles de ruido tolerables, de 80 a 85 dB- A.

156 156

 

 

Procedimientos de construcción deimientos cimientos y estructuras dey contención  Procedimientos de hinca de pilotes tablestacas  Proced

Figura 230. Martinete de cabrestante. Fuente:

https://mitrapancang.wordpress.com/2012/04/26/alat-pancang-drop-hammer/

Las condiciones del terreno, junto con la longitud, diámetro y peso del pilote o tablestaca, determinan el peso de la maza y la altura de caída más convenientes (Figura 231). Designando por R  la resistencia a vencer (función a su vez de la tensión de hundimiento del terreno y de la sección del pilote o tablestaca), h la penetración del elemento a cada golpe, P  el peso de la maza y H  su altura de caída,

se cumple la siguiente condición:

    =    

Figura 231. Caída de la maza

Y teniendo en cuenta el peso T   del pilote o de la tablestaca y los coeficientes prácticos de corrección, tenemos la siguiente expresión:

      ( +    ) = ( + 1 )   +  2 donde: K 1 = Coeficiente de eficiencia de

la maza

K 2 = Coeficiente de restitución del impacto

t ablestaca-terreno r e = Rebote elástico del conjunto tablestaca-terreno

157 157

   

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie Los pesos habituales de las mazas son del orden del 75% al 50% del pilote o tablestaca a hincar. En las mazas de caída libre el ritmo de golpeo es lento (del orden de 20 a 30 golpes por minuto), aunque este aspecto no tiene importancia, teniendo en cuenta la escasa duración de la hinca en relación con el conjunto de la obra.

9.1.2 

Martillos neumáticos

Los martillos neumáticos funcionan por vapor o aire comprimido, aunque hoy se utiliza casi en exclusiva el aire comprimido, por ser más eficaz energéticamente, eliminando las calderas de producción de vapor. Sólo se emplea vapor con algunos martillos de gran tamaño, que requieren un abundante volumen de fluido.

9.1.2.1 

Mazaneumáticadesimpleefecto

  Las mazas de simple efecto funcionan por vapor o aire comprimido. Son relativamente lentas pero adecuadas para hincas difíciles. Este martillo aloja en su interior una cámara donde entra o sale el fluido regulado por una válvula (Figura 232). El vapor o aire comprimido que entra en la cámara, fuerza la subida del martillo marti llo a través de un émbolo fijo. En la posición superior del martillo, la válvula comunica con la atmósfera y facilita el escape del fluido, lo cual provoca la caída del martillo por gravedad.

Figura 232. Maza de simple efecto

Se utilizan mazas pesadas con recorridos cortos para minimizar el daño en la cabeza de la

tablestaca y el ruido. El ritmo de golpeo en estos martillos es de 0,5 a 1 Hz (30 a 60 golpes por minuto), con pesos de maza de 5 a 80 kN y alturas de caída de 1 a 2 m. Para las tablestacas ligeras, el peso de la maza suele ser el doble que el de la tablestaca, mientras que en las pesadas, el peso de la maza es igual al de la tablestaca. Según el Art. 673 del PG-3, en el caso de mazas de simple efecto, el peso de la maza propiamente dicha no será inferior a la cuarta parte (1/4) del peso de la tablestaca, si se hinca la tablestaca de una en una, o a la mitad del peso de la misma si se hinca por parejas.

158 158

   

Procedimientos de construcción deimientos cimientos y estructuras dey contención  Procedimientos de hinca de pilotes tablestacas  Proced 9.1.2.2 

Mazaneumáticadedobleefecto

  En estos martillos, la maza que es el propio pistón, sube o baja con la entrada del vapor o aire comprimido, que se produce alternativamente por la parte superior o inferior de la cámara (Figura 233). El fluido sirve para acelerar la caída de la maza. La alimentación del fluido, se regula a través de los orificios controlados por una válvula corredera de distribución. Como ventajas podemos apuntar la sencillez de la operación y el mantenimiento, así como el buen control de la energía aportada. Sin embargo, son necesarios equipos externos, como el compresor. Figura 233. Martillo de doble efecto

Son más eficientes, pues la energía del golpe se produce en este caso por el peso del pistón y la presión del fluido (de 0,5 a 0,8 MPa) que actúa sobre la cara superior. La energía cinética desarrollada en cada golpe, por las mazas de doble efecto, será superior a la producida, también en cada golpe, por la de simple efecto especificado, cayendo desde una altura de unos 60 cm. El pistón pesa de 1 a 15 kN, según el tipo de martinete y representa de un 10 a un 20% del peso total. El ritmo de golpeo, mucho más rápido que en los de simple efecto, oscila entre los 2 Hz (120 golpes por minuto) en los más pesados a los 8,3 Hz (500 golpes por minuto). Tales frecuencias producen sobre los elementos a hincar una fuerte vibración que se suma al efecto del impacto. Por ello, a estos martinetes también se les denomina vibradores o trepidadores. 9.1.3 

Martillos hidráulicos

Los martillos hidráulicos son de más reciente aparición que las neumáticas. Funcionan con aceite a presión, a unos 35 MPa, con ventajas sobre las que emplean aire comprimido, cuya presión de funcionamiento está en torno a 0,6  –  0,7 MPa. Son martillos de golpeteo muy eficiente desde el punto de vista energético, además de limpias. El inconveniente es que su operación y mantenimiento son algo más complejos. Las más lentas (0,58-0,67 Hz) dan 35/40 goles por minuto con una energía que llega a 124 kJ. Otros funcionan casi como un vibrador (25 Hz) con 1500 golpes por minuto y con una energía por golpe de 3,50 kJ. Pueden ser de simple o de doble efecto.

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Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie

Figura 234. Martillo de hinca hidráulico. Fuente: http://www.toreuse.com/high-efficient-and-

strong-hydraulic-pile-hammer/   strong-hydraulic-pile-hammer/

9.1.4 

Martillos diésel

En los martillos diésel un pistón cae por gravedad sobre un yunque que se apoya sobre el pilote o tablestaca y al mismo tiempo pulveriza el gasoil depositado en la concavidad superior del yunque (Figura 235). El choque y la elevada presión del aire, mezclado con el combustible, provoca su explosión que fuerza el ascenso del pistón hasta su posición más alta, desde la que de nuevo cae por gravedad. Por tanto, el propio martillo es un motor de explosión. Los martillos diésel también

pueden ser de simple o de doble efecto. A diferencia de otros martillos, no se necesita ningún generador adicional para su propulsión como calderas o compresores.

Figura 235. Martillo diésel

160 160

   

Procedimientos de construcción deimientos cimientos y estructuras dey contención  Procedimientos de hinca de pilotes tablestacas  Proced

Figura 236. Martillo diésel. Fuente: N CTR CAR 1 06 006/01

Estos martillos funcionan bien en suelos cohesivos y suelos muy densos, aunque en general son menos eficientes que los martillos hidráulicos. Como inconvenientes destacan que la energía aportada no es totalmente controlable, ya que la ascensión de la maza y su altura final dependen de la energía liberada en la explosión, y la constante generación de humos procedentes del tubo de escape.

Figura 237. Martillo diésel para hincado de pilotes. Fuente:

https://foundationequipment.wordpress.com/tag/pile-driving-equipment/   https://foundationequipment.wordpress.com/tag/pile-driving-equipment/

9.2  Vibrohincadores

Los primeros vibrohincadores se utilizaron en la Unión Soviética en 1934, pero su empleo se popularizó a partir de los 50, cuando se perfeccionaron. Esta técnica se basa en la reducción de la fricción de las partículas del terreno por medio de vibraciones para facilitar la hinca del pilote o la tablestaca. El método es apropiado en suelos granulares, especialmente saturados, y en algunos cohesivos si están saturados. Es el método de hinca más económico si se dan las condiciones adecuadas, alcanzándose hasta 0,5  –  1,0 m de hinca por minuto, siendo más silenciosos que los martillos. Los efectos de la vibración dependen del tipo de suelo; así como la pérdida del rozamiento en la arena se consigue con frecuencias bajas (5 Hz), en las arcillas es necesaria una frecuencia superior. El vibrohincador se utiliza tanto en la hinca como en la extracción de pilotes con secciones abiertas en H, tubos de acero sin tapa en la punta y en tablestacas. Todas ellas son secciones

161 161

 

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie

donde existe un bajo desplazamiento del suelo. Sin embargo, con determinados tipos de suelos, sería posible incluso la hinca de pilotes de sección cerrada.

www.apevibro.com.mx  Figura 238. Vibrohincador suspendido desde una grúa. Fuente: www.apevibro.com.mx  El funcionamiento del vibrohincador se basa en el movimiento de unas masas excéntricas cuya resultante es una oscilación vertical pura al girar a la misma velocidad pero en sentidos opuestos. Modifican la frecuencia de vibración en función del suelo; así, una alta frecuencia (20-40 Hz) proporciona una menor transmisión de vibraciones al entorno. La vibración se transmite a través de unas presillas o mordazas que sujetan el pilote o la tablestaca.

Figura 239. Esquema de un vibrohincador

El vibrador queda suspendido por grúa o sobre retroexcavadoras con mástil-guía para asegurar el guiado. La vibración no se transmite gracias a un amortiguador. Además, en el caso de la suspensión de una grúa, ha de cuidarse que cable de suspensión tenga longitud suficiente para evitar que la grúa acuse los efectos de la vibración. La extracción se puede realizar haciendo girar las excéntricas en sentido contrario.

162 162

   

Procedimientos de construcción deimientos cimientos y estructuras dey contención  Procedimientos de hinca de pilotes tablestacas  Proced

Figura 240. Mordaza hidráulica para vibrohicador aplicado a un encamisado de pilote. Fuente:

http://www.gandara.com.mx/maquinaria_accesorios.php   http://www.gandara.com.mx/maquinaria_accesorios.php Hasta hace poco se utilizaban los vibradores eléctricos. Sin embargo, la tendencia actual son los vibradores hidráulicos, que con menor peso, permiten un reglaje continuo de la vibración. Los modelos recientes superan los 350 kW de potencia, con posibilidad de regular la amplitud y la frecuencia y por tanto, con la ventaja de adaptarse a diversos tipos de terreno. De hecho, los vibrohincadores se pueden clasificar atendiendo a su frecuencia de trabajo:

  Vibrohincadores de baja frecuencia (5-10 Hz). Para P ara pilotes de grandes secciones



(hormigón y tubos ciegos de acero).

  Vibrohincadores de frecuencia media (10 – 30 Hz). Para pilotes de acero de pequeña



sección y tablestacas. Son los más frecuentes.

  Vibrohincadores de alta frecuencia (> 30 Hz). Minimizan el impacto de las vibraciones



en el entorno y estructuras vecinas.

  Martillos resonantes (90 – 110 Hz). Inducen una respuesta resonante en el pilote. No



son muy usados.

  Martillos de impacto-vibración. impacto-vibración. De uso muy limitado, proporciona tanto una vibración



vertical como impactos durante la hinca.

9.3  Hinca por presión La hinca por presión, también llamada hinca silenciosa, introduce el pilote o la tablestaca en el terreno mediante una fuerza vertical aplicada con gatos hidráulicos. Es un procedimiento útil cuando no se permiten vibraciones o no hay espacio para los martillos. Su uso es habitual en el recalce de cimentaciones, donde la propia estructura sirve de reacción a los gatos. Sin embargo, es un procedimiento que presenta bajos rendimientos. Las secciones empleadas con este sistema deben desplazar el terreno fácilmente, como sería el caso de tablestacas o pilotes de hormigón pretensado y sección tubular sin tapa. La hinca por presión provoca un menor asentamiento del terreno, siendo eficiente en suelos arcillosos, pero menos en terrenos cohesivos densos. En la figura 241 puede verse el procedimiento de hinca silencioso de tablestacas, donde se puede observar cómo la máquina utiliza la reacción procedente del rozamiento negativo del grupo de tablestacas ya hincadas para hincar la nueva tablestaca. 163 163

   

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie

Figura 241. Máquina para hincado silencioso. Fuente:

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Silent_piler.jpg  https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Silent_piler.jpg 

9.4  Especiales y mixtos En ocasiones la hinca del pilote o de la tablestaca se vuelve complicada por la compacidad del terreno o por ser estos elementos de gran longitud. Para ello se utilizan técnicas especiales como la inyección del agua o el prebarrenado, muchas veces combinándolas con otras técnicas dinámicas como la vibración.

9.4.1  Hinca por inyección de agua La hinca de elementos en suelos granulares compactos como las arenas, especialmente en terrenos secos, presentan serias dificultades que pueden resolverse mediante la inyección de agua a presión en la punta del pilote o la tablestaca o en alojamientos previamente preparados

en sus caras. La presión del agua, de unos 0,4 a 4 MPa, debe ser apropiada al tipo de terreno y 3 al elemento a hincar, con un caudal de alimentación permanente del orden de 72 a 900 m /h. Este procedimiento, aunque podría ser suficiente para la hinca, lo usual es que se combine con otros sistemas de tipo dinámico, especialmente la vibración. La hinca con chorro de agua es muy recomendable en zonas donde el rechazo se presente al 100%, como son los terrenos arenosos, sin embargo, en suelos arcillosos, la eficacia de la inyección de agua es prácticamente nula. En terrenos granulares con gravas gruesas y bolos, la inyección de agua puede no movilizarlas, y por tanto, también el efecto es bajo. Con todo, hay que prever las consecuencias que puede tener en el entorno de la hinca por la pérdida de cohesión que tendrá el terreno. Este procedimiento no se recomienda en aquellos pilotes que vayan a trabajar por fuste o que soporten cargas horizontales importantes, debido justamente al aflojamiento del terreno.

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Procedimientos de construcción deimientos cimientos y estructuras dey contención  Procedimientos de hinca de pilotes tablestacas  Proced

Figura 242. Pilote de hormigón armado hincado con lanza de agua a presión (FHWA)

Las normas obligan a que la lanza de agua se quede entre 1 y 4 m por encima de la profundidad prevista, puesto que el suelo se afloja. La hinca se terminará, por tanto, con un procedimiento ordinario. Esta prescripción es muy importante en el caso de los pilotes que trabajen por punta. También se suspenderán los trabajos si el pilote empieza a torcerse debido a una perturbación excesiva del terreno.

9.4.2 

Prebarrenado

En situaciones difíciles, como estratos de arcilla compacta o roca blanda, cuando la técnica de la inyección del agua es inapropiada, se puede optar por una perforación vertical previa mediante una barrena helicoidal de un diámetro bastante inferior al pilote. El diámetro del prebarrenado dependerá del tamaño y forma del pilote, así como de las características del terreno. Suele ser 100 mm inferior que la diagonal de la sección de pilotes cuadrados o en H, y 25 mm inferior en caso de sección circular. Sin embargo, si el terreno es muy resistente, a veces el diámetro del prebarrenado es igual a la mayor dimensión exterior del pilote.

En otras ocasiones se recurre a la técnica del punzonado cuando los pilotes son pequeños. Consiste en la hinca de un perfil pesado de acero laminado para romper estratos duros, este punzón se tiene que sacar antes de hincar el pilote.

165 165

 

Víctor Yepes Piqueras

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Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención

10  CUESTIONES DE AUTOEVALUACIÓN Se plantean a continuación una serie de cuestiones que tratan de ayudar a la autoevaluación del proceso de aprendizaje. Casi todas las respuestas se pueden encontrar en el texto, o bien en la bibliografía presentada. Se adjunta la respuesta a las preguntas planteadas. Además, se adjunta una lista de vocabulario básico que se debería dominar relacionado con los temas presentados. Se aconseja encarecidamente que se intenten resolver las cuestiones sólo después de haber estudiado en profundidad el contenido del libro. 10.1  Enunciado de las cuestiones

CUESTIÓN 1. ¿Cuál es la razón de disponer 10 cm de hormigón de limpieza en el fondo de la excavación de una zapata? (Respuesta 8) CUESTIÓN 2. Explique qué es y qué objeto tiene una viga centradora. (Respuesta 111)   CUESTIÓN 3. Describa tres técnicas constructivas que servirían para el centrado de la reacción actuante sobre una zapata de medianería. (Respuesta 12) CUESTIÓN 4. ¿A qué distancia dispondremos las juntas de hormigonado en una zapata corrida bajo muro? (Respuesta 137) CUESTIÓN 5. ¿Qué ventajas presenta la losa de cimentación postesada respecto a la convencional? (Respuesta 139) CUESTIÓN 6. Explique en qué consisten las cimentaciones flotantes y en qué caso se recomendaría utilizarlas. (Respuesta 107) CUESTIÓN 7. ¿Qué tipo de cimentación utilizaría con un terreno de resistencia media a alta, sin estratos blandos interpuestos, sin nivel freático y con un terreno que mantiene vertical la

excavación? (Respuesta 5) CUESTIÓN 8. ¿Qué tipo de cimentación utilizaría para un edificio de 20 plantas con tres sótanos bajo el nivel freático y con una capacidad portante del terreno pequeña? (Respuesta 9) CUESTIÓN 9. ¿En qué casos aconsejaría el uso de una losa de cimentación? ((Respuesta Respuesta 1) CUESTIÓN 10. ¿Cómo se llaman las zapatas a las que les llegan dos pilares muy próximos, prácticamente juntos? (Respuesta 13) CUESTIÓN La cimentación superficial alineados se11. conoce como: (Respuesta 108) que engloba a dos o más soportes, incluso no a)  a)  b) b)   c) c)   d) d)  

Zapata de medianería. Zapata en diapasón. Zapata combinada. No es posible cimentar dos soportes o más en una única cimentación superficial. 167 167

   

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie

CUESTIÓN 12. Una de las técnicas de centrado de la reacción bajo una zapata de medianería es: (Respuesta 122) a)  a)  b) b)   c) c)   d) d)  

La ejecución de una viga centradora. El atado de los soportes mediante el forjado. La colocación de un tirante entre dicha zapata y la contigua. Todas las anteriores son ciertas.

CUESTIÓN 13. ¿Qué entiendes por zapata combinada? (Respuesta 125) a)  a)  b) b)   c) c)   d) d)  

Aquellas zapatas que le llegan dos o más soportes. La combinación de una zapata de medianería y una aislada. La combinación de una cimentación superficial y una profunda. No existen este tipo de zapatas.

CUESTIÓN 14. ¿Cuándo colocarías hormigón de limpieza al ejecutar una zapata? (Respuesta 134) a)  a)  Cuando un elemento ejecutado in situ con hormigón estructural descanse sobre el terreno. b) b)   Cuando el hormigón a ejecutar no sea suficientement suficientementee bueno. c) c)   Cuando el terreno sea muy irregular. d) d)   Cuando las condiciones geotécnicas lo requieran. CUESTIÓN 15. ¿Qué entiendes por cimentación superficial? (Respuesta 114) a)  a)  b) b)   c) c)   d) 

Aquella cimentación realizada por cálculos y procesos sencillos y aproximados. Elementos de cimentación apoyados en estratos superficiales. Elementos que provienen de cimentar con datos adquiridos por la propia experiencia. Las vigas metálicas son elemento de cimentación superficial.

CUESTIÓN 16. ¿Qué entiendes por zapilote? ¿Hasta qué profundidad puede llegar? ¿Cómo se

puede excavar? (Respuesta 133) CUESTIÓN 17. Indique un motivo por el cual no sea factible excavar con un cajón indio en un suelo blando bajo el nivel freático. (Respuesta 105) CUESTIÓN 18. ¿Qué famosos ingenieros, padre e hijo, sufrieron graves secuelas por la construcción de la cimentación de un puente? (Respuesta 10) CUESTIÓN 19. ¿Cuál es la razón por la que los pilotes perforados modifican su capacidad de resistencia a fuste? (Respuesta 2) CUESTIÓN 20. ¿Por qué la hinca de un pilote en una arena suelta saturada provoca su incapacidad temporal de soportar cargas? (Respuesta 27) CUESTIÓN 21. ¿Qué es característico carac terístico del pilote Mega? (Respuesta 4)

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Procedimientos de construcción de cimientosCuestiones y estructuras de contención de autoevaluación CUESTIÓN 22. ¿Qué tipo de pilotes aconsejaría usted hincar en un suelo con capa freática variable? Indique las ventajas respecto a los otros tipos de pilotes existentes. (Respuesta 106) CUESTIÓN 23. ¿Para qué se usaba el “creosotado” y por qué ahora no se utiliza? (Respuesta 11) CUESTIÓN 24. ¿Cuándo se dice que un pilote está sometido a “rozamiento negativo”? ¿Qué precaución deberíamos tener para evitar problemas? ¿Qué tipo de problemas pueden aparecer? (Respuesta 3) CUESTIÓN 25. ¿En qué tipo de terreno es útil el pilote metálico de disco? Indique su forma de instalación y una obra típica donde se utilice. (Respuesta 14) CUESTIÓN 26. ¿De qué depende la dimensión de las hélices en un “helical pile”? (Respuesta 6) CUESTIÓN 27. Justifique la importancia que tiene la velocidad en la retirada de una camisa recuperable en la ejecución de un pilote hormigonado in situ. (Respuesta 15) CUESTIÓN 28. Explique por qué no se aconseja la cimentación con pilotes tipo CPI-3 en suelos cohesivos. (Respuesta 28) CUESTIÓN 29. Explique la razón por la cual no es posible perforar un pilote con hélice utilizando lodos. (Respuesta 17) CUESTIÓN 30. ¿Qué rendimiento se alcanza con un bucket  respecto   respecto a una cuchara de valvas? ¿Y respecto a la hélice? (Respuesta (R espuesta 7) CUESTIÓN 31. En un terreno granular en toda su profundidad, ¿qué método de vaciado para ejecución de un pilote in situ no utilizaría? (Respuesta 120) a)  Lodos bentoníticos. b) b)   Camisa recuperable. c) c)   Camisa no recuperable.

d) d)   En terreno granular no se puede cimentar con pilotes. CUESTIÓN 32. ¿Qué entiendes por cimentación profunda? (Respuesta 110) a)  a)  b) b)   c) c)   d) d)  

Aquella cimentación realizada con cálculos y procesos complejos. Elementos de cimentación apoyados en estratos profundos. Elementos que provienen de una profunda reflexión sobre su comportamiento. Las vigas metálicas son elementos de cimentación profunda.

CUESTIÓN 33. El proceso de construcción co nstrucción de un pilote de hormigón armado prefabricado es el siguiente (marca el que procede): (Respuesta 112) a)  a)  b) b)   c) c)   d) d)  

Fabricación del pilote e hincado del mismo. Fabricación del pilote, vaciado y colocación del pilote. Vaciado, fabricación de pilote y colocación c olocación del mismo. Cualquiera de los anteriores es válido. 169 169

   

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie CUESTIÓN 34. ¿Por qué se dice que el pilote Omega compacta hasta en tres ocasiones el terreno? (Respuesta 113) CUESTIÓN 35. ¿Cuál es el principal inconveniente de un pilote metálico? ¿Cómo se puede resolver? (Respuesta 136) CUESTIÓN 36. ¿Qué es característico de la ejecución de un pilote “Cobi”? (Respuesta 29) CUESTIÓN 37. ¿Por qué se utilizan dos tubos metálicos para ejecutar un pilote “buttonbottom”? (Respuesta 20) CUESTIÓN 38. ¿Cuáles son las fases de ejecución de un pilote de desplazamiento con azuche y tubería recuperable? (Respuesta 25) CUESTIÓN 39. Indique algunas ventajas de los pilotes excavados respecto de los hincados. (Respuesta 19) CUESTIÓN 40. ¿Cuándo se recomienda ejecutar un pilote de extracción con tubería recuperable? (Respuesta 22) CUESTIÓN 41. Define brevemente qué es un pilote de hélice continua. (Respuesta 24) CUESTIÓN 42. ¿Qué entiendes por encepado? (Respuesta 121) a)  a)  b) b)   c) c)   d) d)  

Elemento de unión entre zapatas. Elemento de unión entre diferentes tipo de pilotes. Elemento de unión en la cabeza de los pilotes. No existe dicha denominación.

CUESTIÓN 43. ¿Cómo se hinca un pilote “Cobi”? (Respuesta 103)

CUESTIÓN 44. Diga tres casos en los que el Código Técnico de la Edificación no permita el uso de pilotes perforados con hélice continua. (Respuesta 135) CUESTIÓN 45. ¿Qué tipo de pantalla de pilotes se usaría con terrenos muy sueltos pero sin filtración de agua? (Respuesta 116) CUESTIÓN 46. La ejecución de pilotes in situ mediante la utilización de lodo bentonítico no   es una técnica adecuada en: (Respuesta 104) a)  a)    b) c) c)   d) d)  

Terreno granular. Arcillas compactas. Limos arcillosos. Es adecuada en cualquier terreno.

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Procedimientos de construcción de cimientosCuestiones y estructuras de contención de autoevaluación CUESTIÓN 47. ¿Cuál es la función principal del lodo bentonítico en el proceso de excavación de un muro pantalla? (Respuesta 109) a)  b) b)   c) c)   d) d)  

El endurecimiento rápido del hormigón. La colocación rápida de las armaduras. La sujeción de las paredes mientras se excava la zanja. No se emplea los lodos bentoníticos en los muros pantalla.

CUESTIÓN 48. En la ejecución de pilotes mediante hélice continua, uno de los procesos a realizar consiste en: (Respuesta 132) a)  a)  b) b)   c) c)   d) d)  

La prefabricación del pilote e hincado posterior. El hormigonado y posteriormente la colocación de la armadura. La colocación de la armadura y posteriormente su hormigonado. La introducción de una camisa de acero.

CUESTIÓN 49. El elemento constructivo que ata los pilotes en cabeza se denomina: (Respuesta 119) a)  a)  b) b)   c) c)   d) d)  

Viga de atado. Encepado. Zapata aislada. Los pilotes no necesitan ser atados.

CUESTIÓN 50. El proceso constructivo de un pilote de hormigón armado in situ mediante el empleo de camisa recuperable es el siguiente (marca el que proceda): (Respuesta 102) a)  a)  Vaciado, hormigonado, introducción de la camisa, armado y recuperado de la camisa. b) b)   Hormigonado, vaciado, introducción de la camisa, recuperación y armado. c) c)   Vaciado e introducción de la camisa, colocación del armado, hormigonado, y retirada de la camisa. d) d)   Cualquiera de los anteriores.

CUESTIÓN 51. ¿Qué es el talón t alón de un muro? (Respuesta 126) CUESTIÓN 52. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre pilotes de extracción es correcta? (Respuesta 18) a)  a)  Los separadores en las “jaulas” se deben colocar sobre la armadura longitudinal.  b) b)   La “curva de hormigonado” nos indica el consumo real de ho rmigón en función de la profundidad, lo que nos da una idea de la sección real de la excavación y del pilote frente a la teórica. c) c)   En un pilotaje con ayuda de lodos bentoníticos, el nivel de lodos debe mantenerse siempre por debajo del nivel freático. d) d)   Los lodos de atapulgita y sepiolita, al ser más densos que los de bentonita, se utilizan en la ejecución de pilotes cuando el nivel freático está muy alto y la excavación es muy profunda (>25m).

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Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie CUESTIÓN 53. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre pilotes es correcta? (Respuesta 23) a)  a)  Los pilotes de extracción están compuestos por elementos prefabricados que se introducen en el suelo, sin excavarlo previamente. b) b)   El descabezado de los pilotes consiste en la colocación en la punta de un elemento de protección denominado azuche. c) c)   Cuando se utiliza la técnica de ayuda a la hinca consistente en la inyección de agua a presión en la cabeza, el último tramo de 4 m se debe hincar sin agua. d) d)   Los martillos Diésel presentan un buen funcionamiento en todo tipo de suelos excepto los cohesivos y suelos muy densos. CUESTIÓN 54. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre pilotes de desplazamiento es incorrecta? (Respuesta 16) a)  a)  Los pilotes apisonados “Franki”, por su geometría, poseen un excelente comportamiento a tracción. b) b)   La hinca de pilotes produce una modificación del estado tensional del suelo, debido, al menos, a los siguientes efectos: compactación, aumento y posterior disipación de las presiones y rotura de estratos intermedios. c) c)   En un martillo “diésel” el pistón del motor de explosión está unido a través del conjunto biela-cigüeñal a la maza o ariete que golpea la cabeza del pilote. d) d)   En un martillo de aire/vapor de doble efecto se introduce el fluido a presión en el cilindro, a través de una caja de válvulas deslizantes que lo envían alternativamente por encima y debajo del pistón. CUESTIÓN 55. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre pilotes de desplazamiento no es correcta? (Respuesta 21) a)  a)  En un martillo de simple efecto de aire/vapor, ai re/vapor, el ariete asciende gracias a la presión de aire comprimido /vapor y posteriormente es empujado hacia abajo aplicando una energía adicional a la gravedad. b) b)   La técnica auxiliar de hinca mediante inyección de agua, reduce temporalmente la resistencia al corte de suelos granulares y facilita la hinca.

c) c)   La sufridera debe ser de un material algo elástico, pero no demasiado para no restar eficacia al golpe de la maza. d) d)   La hinca de pilotes produce una modificación del estado tensional del suelo, debido, al menos, a los siguientes efectos: compactación, aumento y posterior disipación de las presiones y rotura de estratos intermedios. CUESTIÓN 56. ¿Qué es el sombrerete? ¿Para qué sirve? (Respuesta 30) CUESTIÓN 57. Define brevemente qué es una barra kelly . (Respuesta 35)

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Procedimientos de construcción de cimientosCuestiones y estructuras de contención de autoevaluación CUESTIÓN 58. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre pilotes es correcta? (Respuesta 40) a)  a)  Los pilotes excavados con barrena continua hueca necesitan del empleo de lodos bentoníticos para estabilizar la excavación. b) b)   Todos los siguientes son elementos o accesorios propios de los equipos de perforación de pilotes de extracción: barra kelly , mesa, barrenas, coronas y baldes. c) c)   El trépano es un elemento utilizado para ensanchar el fondo de la excavación de un pilote, dotándola de una de forma troncocónica (campana).  d) d)   Durante el control de los lodos bentoníticos el contenido de arena en los no es un factor importante. CUESTIÓN 59. Definir brevemente qué es la perforación por circulación circ ulación inversa. (Respuesta 31) CUESTIÓN 60. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre pilotes es correcta? (Respuesta 39) a)  a)  Los pilotes flotantes son aquellos que atraviesan capas de terreno incompetente hasta una pilotes capa resistente, en la que seseapoya. de desplazamiento ejecutan normalmente hormigonados “in situ” tras b) b)   Los excavar un agujero en el suelo de al menos el mismo diámetro que el pilote. c) c)   La hinca de pilotes produce una modificación del estado tensional del suelo, debido, al menos, a los siguientes efectos: compactación, aumento y posterior disipación de las presiones y rotura de estratos intermedios. d) d)   Los pilotes hincados suelen tener un elemento de protección metálico en la parte superior denominado azuche. CUESTIÓN 61. ¿Cuál de los siguientes conceptos no está relacionado con la hinca de pilotes? (Respuesta 32) a)  a)  Martillos diésel de doble efecto. b) b)   Vigas gemelas y resbaladera. c)  Sombrerete, sufridera y galletas. d) d)   Baldes tipo bucket  

CUESTIÓN 62. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre pilotes de extracción no es correcta? (Respuesta 38) a)  a)  Debido a su carácter tixotrópico t ixotrópico la bentonita puede mantener en suspensión partículas de hasta 10 mm. b) b)   Las barrenas no son muy eficaces en suelos granulares sin cohesión (bolos, gravas, arenas), y cuando se trabaja bajo el nivel freático (o con uso de lodos). c) c)   La armadura, en la mayor parte de los casos, se deberá ferrallar en la propia excavación, para ahorrar en elementos de rigidización. d) d)   El método del tubo Tremie es una técnica utilizada en la puesta en obra del hormigón que reduce los riesgos de lavado y la segregación.

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Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie CUESTIÓN 63. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre pilotes de desplazamiento no es correcta? (Respuesta 33) a)  En un martillo de simple efecto de aire/vapor, el ariete asciende gracias a la presión de aire comprimido/vapor y posteriormente es empujado hacia abajo aplicando una energía adicional a la gravedad. b) b)   Un vibrohincador genera oscilaciones gracias a unas masas excéntricas que giran a la misma velocidad en sentidos opuestos. La resultante es una oscilación vertical pura. c) c)   La sufridera va colocada en la parte superior del sombrerete y distribuye la onda de choque de la maza. d) d)   La técnica auxiliar de hinca mediante inyección de agua, reduce temporalmente la resistencia al corte de Suelos granulares y facilita la hinca. CUESTIÓN 64. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre equipos de perforación de pilotes es errónea? (Respuesta 37)   kelly  se a) En el de la barra  se ubica el útil de perforación. b) b)   En la extremo mayoría inferior de los equipos la rotación a la barra kelly    se transmite a través de la “mesa”.  c) c)   El trépano es un útil que, suspendido por un cable, se deja caer repetidas veces hasta romper la roca. d) d)   El balde o cazo limpiador de fondo debe tener necesariamente el mismo diámetro que la excavación. CUESTIÓN 65. ¿Qué es la inyección de fuste de un pilote? (Respuesta 34) CUESTIÓN 66. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre pilotes de extracción es incorrecta? (Respuesta 36) a)  a)  Los separadores en las “jaulas” se deben colocar sobre la armadura transversal.  b)  La “curva de hormigonado” nos indica el consumo real de hormigón en función de la profundidad, lo que nos da una idea de la sección real de la excavación frente a la teórica.

c) c)   A los fluidos estabilizadores (bentonita) se les deben realizar ensayos de densidad, viscosidad, contenido en arena, pH y permeabilidad. d) d)   El hormigonado de un pilote se debe realizar en una única fase. CUESTIÓN 67. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre pilotes de desplazamiento es correcta? (Respuesta 131) a)  a)  En los martillos de simple efecto la maza o ariete caen con una aceleración varias veces superior a la aceleración de la gravedad, g. b) b)   Se podrán hincar pilotes inyectando agua con la “lanza de agua” hasta la profundidad de terminación hinca. algo elástico, pero no demasiado para no restar c) c)   prevista La sufridera debe ser dede unlamaterial eficacia al golpe de la maza. d) d)   Los pilotes prefabricados de hormigón armado no pueden ser empalmados, por lo que deben fabricarse con la longitud necesaria.

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Procedimientos de construcción de cimientosCuestiones y estructuras de contención de autoevaluación CUESTIÓN 68. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre pilotes de desplazamiento no es correcta? (Respuesta 78) a)  En un martillo diésel el pistón del motor de explosión está unido mediante un vástago a la maza o ariete que golpea la cabeza del pilote, tal y como se indica en el esquema adjunto. b) b)   A los pilotes de madera se les suele ajustar un aro en caliente en la cabeza para zuncharlos y evitar que se “abran” durante la hinca.  c) c)   La armadura transversal de los pilotes prefabricados de hormigón armado se concentra en la cabeza y en la punta del pilote. d) d)   Los pilotes apisonados Franki poseen una geometría con un bulbo en la punta que aumenta la resistencia por fuste del pilote. CUESTIÓN 69. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre pilotes de desplazamiento es incorrecta? (Respuesta 76) a)  La hincaadelospilotes produce una modificación delaumento estado tensional del disipación suelo, debido, al menos, siguientes efectos: compactación, y posterior de las presiones y rotura de estratos intermedios. b) b)   Un hidromartillo trabaja con presiones de aire en torno a los 350 kg/cm 2, lo que le permite obtener ratios golpes/min muy elevados. c) c)   En un martillo diésel el pistón del motor de explosión es la misma maza o ariete que golpea la cabeza del pilote. d) d)   Los pilotes apisonados Franki, debido a su geometría, poseen un excelente comportamiento a tracción. CUESTIÓN 70. ¿Cuál de los siguientes enunciados sobre pilotes de desplazamiento es incorrecto? (Respuesta 86) a)  a)  La sufridera debe ser de un material algo elástico, pero no demasiado para no restar eficacia al golpe de la maza. b) b)   La hinca por vibración v ibración está especialmente indicada en terrenos granulares. c) c)   La técnica auxiliar de hinca mediante inyección de agua está especialmente indicada

en suelos cohesivos densos. d) d)   La sufridera va colocada en la parte superior del sombrerete y distribuye la onda de choque de la maza. CUESTIÓN 71. En un martinete, ¿qué es un marcador? (Respuesta 81) CUESTIÓN 72. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre pilotes de extracción es errónea? (Respuesta 56) a)  a)  El método del tubo

tremie es

una técnica utilizada en la puesta en obra del hormigón

que reduce losson riesgos lavado y en la segregación. b) b)   Las barrenas muydeeficaces suelos granulares sin cohesión (bolos, gravas, arenas), y cuando se trabaja bajo el nivel freático (o con uso de lodos). c) c)   El trépano es un útil que, suspendido por un cable, se deja caer repetidas veces hasta romper la roca. d) d)   El balde o bucket  permite   permite que el fluido (agua o lodos) pase a través de él, evitando el efecto pistón o la succión (izado), que puede afectar a los bordes de la excavación. 175 175

   

Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie CUESTIÓN 73. Defina brevemente qué es un “barrette”.  ¿Qué otros nombres recibe? (Respuesta 123) CUESTIÓN 74. ¿Qué separación deberían tener las juntas verticales del alzado de un muro ménsula de hormigón armado? ¿Deberán coincidir con las del cimiento? c imiento? (Respuesta 138) CUESTIÓN 75. ¿Necesitan mechinales los muros de gaviones? (Respuesta 124) CUESTIÓN 76. ¿Qué es un muro de cribas? (Respuesta 127) CUESTIÓN 77. ¿Qué tipos de inyección se emplean con los micropilotes? (Respuesta 140) CUESTIÓN 78. ¿Qué ventajas puede indicar de la Tierra Armada®? ¿Qué precauciones hay que tener? (Respuesta 26) CUESTIÓN 79. Establecer cuál de las siguientes afirmaciones es errónea: (Respuesta 87) a)  a)  b) b)   c) c)   d) d)  

Los muros de hormigón en masa no permiten deformaciones importantes Los muros de hormigón armado no son económicos en alturas superiores a 10 m Los muros de hormigón ciclópeo no pueden soportar esfuerzo de flexión grandes Los muros de hormigón en masa son económicos hasta los 5 m de altura

CUESTIÓN 80. Una de las siguientes es una ventaja de los muros de gaviones: (Respuesta 79) a)  a)  b) b)   c) c)   d) d)  

Favorecen el alivio de las presiones de agua Soportan movimientos sin pérdida de eficiencia Su construcción e sencilla y económica Pueden alcanzarse alturas de 9 m

CUESTIÓN 81. Uno de los siguientes es un inconveniente de los muros de criba: (Respuesta ( Respuesta 78) a)  a)  Precisa de material granular, autodrenante

b) b)   Utiliza el suelo en la mayor parte de su volumen c) c)   Se puede emplear en alturas superiores a 5 m d) d)   Los elementos prefabricados permiten un mejor control de calidad CUESTIÓN 82. Si queremos construir un muro flexible a una altura de 8 m, emplearemos: (Respuesta 88) a)  a)  b) b)   c) c)   d) d)  

Un muro de llantas o neumáticos Un muro de criba Un muro de gaviones Un muro de tierra reforzada

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Procedimientos de construcción de cimientosCuestiones y estructuras de contención de autoevaluación CUESTIÓN 83. Estamos diseñando un muro de escollera de 4 m de altura, señale lo incorrecto: (Respuesta 89) a)  b) b)   c) c)   d) d)  

La base del muro tendrá una longitud entre 2 m Deberemos colocar un geotextil en la interfase con el suelo Colocaremos un subdren de forma similar al muro de gaviones Requieren la utilización de bloques o cantos c antos de gran tamaño

CUESTIÓN 84. ¿A partir de qué altura no resulta adecuado construir un muro de cribas? (Respuesta 67) CUESTIÓN 85. Uno de las siguientes tipologías de muro con se corresponde con la tierra reforzada: (Respuesta 55) a)  a)  Tierra armada b) b)   Refuerzo con geotextil c)  Refuerzo con malla d) d)   Muro de llantas CUESTIÓN 86. Una de las siguientes no es una ventaja de los muros de tierra reforzada: (Respuesta 90) a)  a)  b) b)   c) c)   d) d)  

Pueden construirse sobre suelos de poca capacidad portante Tolera los asientos diferenciales Puede demolerse o repararse fácilmente Requiere poco espacio disponible para su construcción

CUESTIÓN 87. La Tierra Armada® constituye una tipología de muro que: (Respuesta 95)   a) Requiere protección especial contra la corrosión co rrosión b) b)   Precisa deuna un relleno de calidad c) c)   Tiene un coste competitivo y una ejecución rápida

d) d)   Todas las anteriores son correctas CUESTIÓN 88. ¿Qué tipología de muro de hormigón armado serviría para compensar los momentos flectores que se producen en el alzado? (Respuesta 75) CUESTIÓN 89. Uno de los siguientes no es un inconveniente para un muro de tierra reforzada con geotextil: (Respuesta 53) a)  a)  Las capas de geotextil se pueden convertir en superficies de debilidad para desplazamientos b) b)   El geotextil se descompone ante la humedad y la l a luz solar c)  Son muy flexibles y se deforman muy fácilmente d) d)   Todas las anteriores son correctas

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Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie CUESTIÓN 90. En un muro reforzado con malla: (Respuesta 94) a)  a)  Las capas no constituyen superficies de debilidad, igual que ocurre con el refuerzo de geotextiles b) b)   La malla puede descomponerse con la luz solar, igual que ocurre con el refuerzo de geotextiles c) c)   La malla le da cierta rigidez al terraplén d) d)   No necesita un geotextil en su construcción c onstrucción CUESTIÓN 91. Elegir una tipología de estructura anclada que permite una altura considerable: (Respuesta 82) a)  Soil nailing

b) b)   Micropilotes raíz c) c)   Anclajes y pernos individuales d) d)   Muros anclados

CUESTIÓN 92. Uno de los siguientes no es un inconveniente de una estructura enterrada tipo pila o caissons empleada para estabilizar un terraplén: (Respuesta 66) a)  a)  b) b)   c) c)   d) d)  

El coste y los accidentes son elevados Se debe excavar con control del nivel freático Se debe profundizar muy por debajo del pie de la excavación Requiere cortar el talud antes de construirlo

CUESTIÓN 93. La construcción de una pantalla continua plástica de pilotes secantes es una solución limitada a: (Respuesta 93) a)  a)  b) b)   c)  d) d)  

Excavaciones poco profundas, con flexiones limitadas Estructuras temporales Obras de impermeabilización Todas las anteriores son correctas

CUESTIÓN 94. Si tuviésemos que construir co nstruir un muro de hormigón económico para una altura de 12 m, emplearíamos la siguiente tipología: (Respuesta 74) a)  a)  b) b)   c)  c)  d) d)  

Muro de gravedad Muro de contrafuertes Muro ménsula sin talón Muro ménsula sin puntera

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Procedimientos de construcción de cimientosCuestiones y estructuras de contención de autoevaluación CUESTIÓN 95. El empleo de un muro pantalla frente a uno convencional tiene las siguientes ventajas: (Respuesta 92) 1.  2.   2. 3.   3. 4.   4. 5.   5. a)  a)  b) b)   c)  c)  d) d)  

Son necesarios métodos de entibación Requiere cimentación específica Construcción posible con nivel freático Minimiza los movimientos de cimentaciones próximas Rapidez de ejecución

Correctas todas Incorrectas 1 y 2 Correctas 1, 3, 4 y 5 Correctas 1, 2, 3 y 4

CUESTIÓN 96. ¿Qué es la bentonita? (Respuesta 54) CUESTIÓN 97. Indique qué tipo de trabajos previos se deberían realizar antes de construir un muro pantalla. (Respuesta 57) CUESTIÓN 98. Indique las funciones que tiene un murete-guía en la construcción de un muro pantalla. (Respuesta 61) CUESTIÓN 99. ¿A qué se debe la limitación a 4-6 m en la anchura de los paneles que se ejecutan al realizar un muro pantalla? (Respuesta 68) CUESTIÓN 100. ¿Qué diferencias existen entre las bentonitas y los polímeros usados en la estabilización de una excavación de una pantalla o un pilote? (Respuesta 73) CUESTIÓN 101. ¿Qué es una cuchara de almeja? (Respuesta 51) CUESTIÓN 102. ¿Qué es un lodo de perforación? (Respuesta 65)

CUESTIÓN 103. Siendo h la altura de un murete guía para un muro pantalla, e su espesor y s la separación entre muretes guía, unas dimensiones correctas serían las siguientes: (Respuesta 47) a)  a)  b) b)   c) c)   d) d)  

h=1.50

m, e=0.25 m, s= 1.00 m h=0.85 m, e=0.20 m, s= 0.40 m h=0.95 m, e=0.30 m, s= 0.30 m h=0.65 m, e=0.20 m, s= 1.10 m

CUESTIÓN 104. Si se quiere construir un muro pantalla al lado del mar, entonces: (Respuesta 52) a)  a)  b) b)   c) c)   d) d)  

Prepararemos la bentonita sódica con cierta antelación (>12 ( >12 horas) Deberemos emplear como lodo la sepiolita La bentonita se mezclará con agua (6-10%) Todas las anteriores son correctas

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Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie CUESTIÓN 105. Si se pretende llegar con un muro pantalla a 100 m de profundidad, ¿con qué máquina realizaremos la perforación? (Respuesta 43) CUESTIÓN 106. La armadura del muro pantalla deberá cumplir lo siguiente: (Respuesta 62) a)  a)  b) b)   c) c)   d) d)  

Recubrimiento mínimo de 7 cm Separación entre barras mayor a 5 cm Descansar sobre el fondo al colocarse No precisa separadores

CUESTIÓN 107. La sustentación de las pantallas durante el proceso de vaciado de un recinto: (Respuesta 130) a)  a)  Es independiente de procedimiento de cálculo utilizado en su proyecto. b) b)   No influye en los esfuerzos que se generan en la pantalla. c) c)   Debe estar prevista desde el proyecto. d)  Es más favorable que corresponda a una sustentación isostática. CUESTIÓN 108. ¿Qué limitaciones debe tener el diámetro debe tener el tubo Tremie empleado en el hormigonado de un muro pantalla? (Respuesta 118) CUESTIÓN 109. ¿Cuándo utilizaría una pantalla continua plástica de pilotes secantes? (Respuesta 115) Cuando realice una excavación temporal. a)  a)  Cuando realice una excavación permanente. b) b)   Cuando la excavación sea muy profunda. c) c)   No existe dicha técnica de pantallas. CUESTIÓN 110. Una de las funciones del murete guía en la realización de muros pantalla continuos de hormigón armado es: (Respuesta 117)

a)  a)  b) b)   c) c)   d) d)  

La contención de las paredes. La facilidad en la introducción de la armadura en la zanja. La realización de la excavación por bataches. La facilidad de introducción de la cuchara en la zanja.

CUESTIÓN 111. Indica el orden en el proceso de construcción de un muro pantalla. (Respuesta 128) 1.  1.  2.   2. 3.   3. 4.   4.

Introducción de la ferralla. Introducción del lodo bentonítico. Introducción del hormigón. Introducción de la juntas.

5.  Excavación de la zanja. 6.   Ejecución del muerte guía. 6. a)  a)  b) b)   c) c)   d) d)  

1  –  – 2  2 –  – 3  3 –  – 4  4 –  – 5  5 –  – 6  6 6 –  2 –  1 –  4 –  3 –  1  – 2  – 1  – 4  – 3  – 1 6  –  – 5  5 –  – 2  2 –  – 4  4 –  – 1  1 –  – 3  3 6  –  5 –  2 –  1 –  4 - 3  – 5  – 2  – 1  – 4

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Procedimientos de construcción de cimientosCuestiones y estructuras de contención de autoevaluación CUESTIÓN 112. ¿Cuál sería el límite de profundidad que se podría alcanzar en la cimentación realizada con un cajón neumático? (Respuesta 99) CUESTIÓN 113. ¿Qué longitud de tramo debería tener la jaula de la armadura de un muro pantalla? ¿Qué peso no debería sobrepasar? (Respuesta 129) CUESTIÓN 114. El empleo de los lodos bentoníticos en la construcción de los muros pantalla tiene como finalidad: (Respuesta 41) a)  a)  Entumecer el terreno para facilitar la excavación. b) b)   Una adición al hormigón que mejora sustancialmente su trabajabilidad y consecuentemente, su puesta en obra. c) c)   La entibación de la zanja durante la excavación. d) d)   La mejora en el proceso de colocación de la ferralla. CUESTIÓN 115. La excavación de recintos protegidos mediante la construcción de muros pantalla por el llamado método del “metro de Milán”:  (Respuesta 101) a)  a)  Consiste en la construcción de los muros pantalla, construcción de una losa superior y posteriormente, el vaciado del recinto desde el interior y por debajo de la losa ejecutada. b) b)   Sólo se emplea para la construcción de las obras ferroviarias subterráneas. c) c)   Consiste en la construcción de los muros pantalla, excavación del recinto sujetando el muro pantalla por bataches de la misma excavación y, posteriormente, construcción de los apuntalamientos definitivos de la pantalla. d) d)   No existe un método de vaciado de muros pantallas con esa denominación. CUESTIÓN 116. ¿Cómo se puede mejorar la seguridad en el remolque de un cajón flotante hasta situarlo en su emplazamiento? (Respuesta 98) CUESTIÓN 117. Una de las ventajas que presenta el muro pantalla frente a los muros de

contención tradicionales es: (Respuesta 100) a)  a)  La ejecución de las pantallas se realiza tras la excavación del recinto a sostener. b) b)   La ejecución de las pantallas requiere una cimentación c imentación específica. c) c)   La ejecución de la pantalla requiere métodos de entibación de la excavación como puede ser el tablestacado. d) d)   La ejecución de las pantallas se realiza con anterioridad a la excavación del recinto a sostener. CUESTIÓN 118. La construcción de la viga de atado en los muros pantallas se realiza: (Respuesta 42) a)  b) b)   c) c)   d) d)  

Antes de la excavación del recinto interior. Posteriormente a la excavación del recinto interior. Después de la colocación de la armadura del muro. Es indiferente el momento de su ejecución.

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Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie CUESTIÓN 119. El hormigonado del muro pantalla se realiza mediante: (Respuesta 48) a)  a)  b)  c) c)   d) d)  

El método Tremie  De forma convencional. Mediante cubilote. No es cierta ninguna de las anteriores.

CUESTIÓN 120. Una de las siguientes afirmaciones no es correcta respecto al procedimiento constructivo de muros pantalla de hormigón: (Respuesta (R espuesta 58) a)  a)  b) b)   c) c)   d) d)  

Una dosificación de cemento de 300 kg/m k g/m3 es suficiente Con árido rodado, el diámetro de la l a tubería de hormigonado puede ser de 40 cm Con paneles de 8 m de anchura, necesitamos 2 tuberías de hormigonado simultáneas La armadura no puede descansar directamente en el fondo de la excavación

CUESTIÓN 121. Algunas de estas características se corresponden con el hormigón empleado en un muro pantalla: (Respuesta 44) 1.  1.  2.   2. 3.   3. 4.   4. 5.   5. a)  a)  b) b)   c) c)   d) d)  

Hormigón de buena fluidez y autocompactable Hormigón con alta resistencia a la segregación Hormigón con baja plasticidad y compacidad Hormigón suficientemente trabajable Más de 350 kg de cemento por metro cúbico

Correctas todas Correctas 1, 2, 3 y 4 Incorrecta la 3 Incorrecta la 2 y 3

CUESTIÓN 122. Un bulón correspondería con: (Respuesta 64) a)  a)  Un anclaje pasivo

b) b)   Un anclaje activo c) c)   Un anclaje mixto d) d)   No es un anclaje CUESTIÓN 123. En un anclaje permanente, debe protegerse (fenómenos de corrosión): (Respuesta 69) a)  a)  b) b)   c) c)   d) d)  

Cabeza y transición hacia la zona de longitud libre Longitud libre y transición hacia la zona de bulbo Zona de bulbo Todas las anteriores

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Procedimientos de construcción de cimientosCuestiones y estructuras de contención de autoevaluación CUESTIÓN 124. Para proteger la zona de longitud libre de un anclaje, no es correcto lo siguiente: (Respuesta 80) a)  a)  b) b)   c) c)   d) d)  

Fundas plásticas engrasadas para cada cable Una vaina para el conjunto de cables No se puede inyectar la zona libre l ibre una vez tesados los cables La transición de la zona libre y la inyectada debe ser estanca para permitir la inyección del bulbo

CUESTIÓN 125. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre entibaciones y tablestacas no es correcta? (Respuesta 83) a)  a)  Las tablestacas tipo Larssen tienen sección transversal en forma de “z”.   b) b)   Cuando el terreno presenta la suficiente cohesión para ser autoestable durante la excavación, es más aconsejable llevar a cabo la entibación con tablas (tablero) horizontales y cabeceros verticales. c)  Con el método de hinca de tablestacas una a una o por parejas (ensamblado e hinca) se tiene menor control de la verticalidad que en el hincado por paneles. d) d)   La lanza de agua y el prebarrenado son técnicas utilizada para facilitar la hinca de tablestacas en terrenos difíciles. CUESTIÓN 126. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre tablestacas no es correcta? (Respuesta 72) a)  a)  Se utilizan como estructura de contención en obras definitivas o bien como entibaciones provisionales. b) b)   La unión entre tablestacas de acero para formar un tablestacado puede ser machihembrada o solapada. c) c)   Las tablestacas solapadas se utilizan para profundidades de excavación pequeñas cuando no se alcanza el nivel freático. d)  Las cabezas de las tablestacas hincadas por vibración deberán estar protegidas por medio de adecuados sombreretes o sufrideras, para evitar su deformación por los

golpes. CUESTIÓN 127. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre entibaciones no es correcta? (Respuesta 49) a)  a)  Tableros, cabeceros y codales son elementos de una entibación. b) b)   La entibación con tablas horizontales se emplea, cuando el corte se lleva a cabo en un terreno con suficiente cohesión para ser autoestable durante la excavación. c) c)   Si las tablas de la entibación cubren menos del 50% de las paredes de la excavación de denomina entibación ligera. d) d)   Los sistemas de entibación prefabricados con cabeceros verticales se utilizan para sostener excavaciones en suelos inestables.

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Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención  Procedimie CUESTIÓN 128. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre tablestacas no es correcta? (Respuesta 45) a)  a)  Se utilizan como estructura de contención en obras definitivas o bien como entibaciones provisionales. b) b)   La unión entre tablestacas de acero para formar un tablestacado puede ser machihembrada o solapada. c) c)   La técnica de hincado de tablestacas por paneles presenta el inconveniente del riesgo de pérdida de verticalidad de la pantalla. d) d)   Las cabezas de las tablestacas hincadas por percusión deberán estar protegidas por medio de adecuados sombreretes o sufrideras, para evitar su deformación por los golpes. CUESTIÓN 129. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre entibaciones no es correcta? (Respuesta 59) a)  La entibación con tablas horizontales se emplea, cuando el corte se lleva a cabo en un terreno con suficiente cohesión que le permite ser autoestable mientras se efectúa la excavación. b) b)   La entibación con tablas verticales se emplea, entre otros, cuando el terreno no presenta la suficiente cohesión (arenas sueltas o lodazales). c) c)   Las entibaciones pueden cubrir totalmente las paredes de la excavación (entibación cuajada), el 50% (entibación semicuajada), e incluso menos de esta proporción, (entibación ligera). d) d)   Los sistemas prefabricados de entibación formados por cabeceros verticales de aluminio unidos por codales regulables hidráulicos se utilizan fundamentalmente para la entibación en suelos inestables CUESTIÓN 130. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre tablestacas no es correcta? (Respuesta 91)

a)  a)  Las tablestacas más usadas con diferencia son las de acero, pero también las hay de hormigón armado, aluminio, sintéticas (vinilo, fibra de vidrio) y madera. b) b)   El acoplamiento entre tablestacas se hace por deslizamiento de una pieza con la contigua a lo largo de juntas longitudinales, bien por solape o machihembradas, formando pantallas continuas que se denominan tablestacados. c) c)   Las tablestacas solapadas se utilizan para profundidades de excavación grandes, donde la resistencia de la pantalla debe de ser mayor o cuando la presencia de nivel freático obliga a una mayor estanqueidad del sistema. d) d)   Las tablestacas se introducen en el terreno mediante técnicas de hinca. CUESTIÓN 131. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre la hinca de tablestacas es errónea? (Respuesta 63) a)  a)  En zonas muy expuestas al viento, no es aconsejable la técnica t écnica de hincado por paneles. b) b)   En la hinca de tablestacas con martillos m artillos es muy importante el ratio peso maza/longitud tablestaca. c) c)   Se pueden hincar 1, 2 o 3 tablestacas a la vez. d) d)   Los vibrohincadores son equipos que transmiten vibración a las tablestacas que reduce la fricción tablestaca-suelo facilitando la introducción/extracción de las mismas. 184 184

   

Procedimientos de construcción de cimientosCuestiones y estructuras de contención de autoevaluación CUESTIÓN 132. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre montaje de tablestacas no es correcta? (Respuesta 84) a)  a)  Las primeras tablestacas se hincarán con extremo cuidado c uidado para asegurar la verticalidad en sus dos planos. b) b)   Siempre que se pueda las tablestacas se hincarán por parejas. c) c)   Con el método de hinca de tablestacas una a una o por parejas se tiene menor control de la verticalidad. d) d)   En zonas expuestas al viento es preferible el método de hincado por paneles. CUESTIÓN 133. ¿Cuál de los lo s siguientes es el factor menos importante en la decisión del tipo de entibación a utilizar? (Respuesta 60) a)  a)  Profundidad de la excavación. b) b)   Anchura de la excavación. c) c)   Sobrecargas y vibraciones en la zona colindante a la excavación. d)  Existencia de sulfatos en el suelo. CUESTIÓN 134. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre entibaciones no es correcta? (Respuesta 46) a)  a)  La entibación con tablas horizontales se realiza hincando previamente a la excavación los cabeceros verticales con la ayuda de una maza. b) b)   Una entibación se denomina semicuajada cuando las tablas (tablero) cubren el 50% de las paredes de la excavación. c) c)   Cuando el terreno presenta la suficiente cohesión para ser autoestable durante la excavación, es más aconsejable llevar a cabo la entibación con tablas (tablero) horizontales y cabeceros verticales. d) d)   Cuando el terreno no presenta la suficiente cohesión o no se tiene garantía de ello, es más aconsejable llevar a cabo la entibación con tablas (tablero) verticales y cabeceros horizontales.

CUESTIÓN 135. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre tablestacas es errónea? (Respuesta 50) a)  a)  Las tablestacas solapadas se utilizan para profundidades de excavación pequeñas cuando no se alcanza el nivel freático. b) b)   Las tablestacas machihembradas se utilizan para profundidades de excavación donde la resistencia de la pantalla debe de ser mayor o cuando la presencia de nivel freático obliga a una mayor estanqueidad del sistema. c) c)   Un vibrohincador genera oscilaciones gracias a unas masas excéntricas que giran a la misma velocidad en sentidos opuestos, cuya resultante es una oscilación horizontal pura. d)  Los siguientes son tipos de secciones de tablestacas: U (Larssen), S, SA y Z. CUESTIÓN 136. ¿En qué tipo de suelos es adecuado el uso del vibrohicador para la hinca de una tablestaca? (Respuesta 70)

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Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimie  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención CUESTIÓN 137. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre montaje de tablestacas no es correcta? (Respuesta 85) a)  a)  El prebarrenado es una técnica utilizada para facilitar la hinca en terrenos difíciles. b) b)   Siempre que se pueda las tablestacas se hincarán por parejas. c) c)   Con el método de hinca de tablestacas una a una o por parejas (ensamblado e hinca) se tiene un mayor control de la verticalidad. d) d)   En zonas expuestas al viento no es recomendable el método de hincado por paneles. CUESTIÓN 138. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre entibaciones es incorrecta? (Respuesta 71) a)  a)  Tableros, cabeceros y codales son elementos de una entibación. b) b)   Cuando el terreno presenta la suficiente cohesión para ser autoestable durante la excavación, es más aconsejable llevar a cabo la entibación con tablas (tablero) horizontales y cabeceros verticales. c)  Una entibación se denomina semicuajada cuando las tablas (tablero) cubren el 50% de las paredes de la excavación. d) d)   Los sistemas de entibación prefabricados con cabeceros verticales se utilizan para sostener excavaciones en suelos inestables. CUESTIÓN 139. ¿Qué es la inyección repetitiva (IR)? (Respuesta 97) CUESTIÓN 140. ¿Qué es la zona libre o longitud libre de un anclaje? (Respuesta 96)

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10.2  Respuestas RESPUESTA 1 (Cuestión 9) Suelen emplearse cuando la presión admisible del terreno es baja, existe una elevada deformabilidad o se esperan importantes asientos diferenciales. Se utiliza cuando la superficie de las zapatas supera el 50% de la superficie de la planta. Se aconsejan con sótanos estancos cuya cota inferior se sitúe por debajo del nivel freático, así como para reducir asientos diferenciales. También son útiles en construcciones donde la superficie es pequeña en relación al volumen, tales como rascacielos, depósitos o silos. silos.   RESPUESTA 2 (Cuestión 19) Durante la perforación, se provocan descompresiones en el terreno, y ello debilita la  fuerza de rozamiento movilizada movilizada por el fuste. RESPUESTA 3 (Cuestión 24) El rozamiento negativo ocurre cuando el pilote se ve arrastrado por un terreno que está en proceso de asentamiento. Cuando se trata de esta clase de terrenos es obligado hincar el pilote hasta alcanzar un buen terreno, teniendo en cuenta el aumento de la sobrecarga a fin de no exponerse a asentamientos desiguales de las cimentaciones. RESPUESTA 4 (Cuestión 21) Es un pilote hincado por presión. Se utilizan gatos, sin vibraciones y sin intervención de material voluminoso. RESPUESTA 5 (Cuestión 7) Cimentación por zapatas. RESPUESTA 6 (Cuestión 26)

Las características de la rosca dependen del tipo del terreno. Así, en terrenos blandos, como arcillas blandas o arenas sueltas, se usan hélices muy salientes; mientras en suelos más resistentes como arcillas o gravas, las hélices lo son menos. m enos. RESPUESTA 7 (Cuestión 30)  Al trabajar con buckets, los rendimientos se reducen a la mitad (40 (4 0 –  50   50 m por turno) respecto a la hélice, aunque casi triplican a los que se alcanzan con la cuchara de valvas. RESPUESTA 8 (Cuestión 1) Esta solera de regularización o de asiento crea una superficie de apoyo y evita, además, que penetre la lechada en el terreno en suelos permeables. RESPUESTA 9 (Cuestión 8) Losa de cimentación.

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RESPUESTA 10 (Cuestión 18) Fueron John A. Roebling y su hijo Washington Roebling, con el uso de cajones de aire comprimido en la construcción del puente de Brooklyn, en Nueva York. RESPUESTA 11 (Cuestión 23) Para proteger los pilotes madera se usaba el “creosotado”, un derivado del

 fraccionamiento de los alquitranes alquitranes de la hulla con cualidades biocid biocidas; as; sin embargo hoy está prohibido en la Unión Europea por su potencial cancerígeno. RESPUESTA 12 (Cuestión 3) El centrado de la reacción actuante sobre una zapata de medianería podría resolverse de las siguientes formas: 1) atado del soporte cimentado mediante la zapata de medianería al forjado, 2) construcción de un tirante desde la zapata de medianería a una zapata próxima y 3) construcción de una viga centradora desde la zapata de medianería a una zapata próxima. RESPUESTA 13 (Cuestión 10)  Zapatas en diapasón. RESPUESTA 14 (Cuestión 25) Se utilizan en suelos arenosos muy sueltos. La hinca se realiza mediante inyección hidráulica y se usan principalmente en obras marítimas, donde se requiere una buena  penetración del pilote en el suelo. suelo. RESPUESTA 15 (Cuestión 27) El tubo se debe recuperar muy lentamente y con precaución para evitar el arrastre de una parte del pilote o su rotura. Ello sería catastrófico, pues el pilote perdería su  función portante.

RESPUESTA 16 (Cuestión 54) c) RESPUESTA 17 (Cuestión 29) No es posible perforar con hélice utilizando lodos, pues el material se escurre entre los  pasos de ésta. RESPUESTA 18 (Cuestión 52) b) RESPUESTA 19 (Cuestión 39)

  Pueden obtenerse muestras del terreno mientras se realiza la excavación.

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  Pueden atravesarse con más facilidad estratos duros.

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  Los sistemas de perforación producen mucho menos ruido y vibraciones, con

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maquinaria generalmente más ligera y más barata.

  Pueden alcanzarse mayores profundidades.

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RESPUESTA 20 (Cuestión 37) Este pilote emplea un primer tubo metálico de unos 35 cm de diámetro que se hinca en el terreno hasta el rechazo. El segundo tubo es una chapa ondulada que ha de proteger al hormigón se hace descender por el interior del tubo hasta su unión con el fondo y a continuación se hormigona mientras se extrae la entubación de hinca sin peligro gracias a la fijación de la chapa interior. RESPUESTA 21 (Cuestión 55) a) RESPUESTA 22 (Cuestión 40) Se recomienda en terrenos que por su baja consistencia o por la presencia del nivel  freático sufren desprendimientos y se desmoronan durante la excavación, o cuando aparecen deformaciones excesivas. Este tipo de pilote es muy útil en empotramientos en roca, pilotes a perforar en zonas con bolos, estratos cementados, en incluso en zonas con rellenos muy heterogéneos como escolleras. RESPUESTA 23 (Cuestión 53) c) RESPUESTA 24 (Cuestión 41) Es un pilote perforado, ejecutado mediante hélice continua de fuste hueco a través del cual se bombea hormigón o lechada a medida que se extrae aquella. RESPUESTA 25 (Cuestión 38)

  Puesta en obra y colocación de un azuche metálico o tapón en la base.



 



Hincado de tubería hueca y azuche mediante golpeo con maza o martillo hasta llegar al rechazo.

  Colocación de la armadura hasta el fondo del pilote

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  Hormigonado en seco.

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  Extracción de la camisa, dejando el azuche o tapa perdido.

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  Demolición de una longitud no menor a 1 m (descabezado del pilote)



RESPUESTA 26 (Cuestión 78) Permite muros en suelos con poca capacidad portante, tolera asientos diferenciales y  puede demolerse o repararse fácilmente. Además de una ejecución rápida y un coste de ejecución competitivo, las placas prefabricadas son de calidad y permiten ser elementos decorativos. Sin embargo, hay que asegurarse de usar un relleno de calidad, cuidar la corrosión de las bandas de refuerzo y tener presente que este tipo de muros está sometido a patentes. RESPUESTA 27 (Cuestión 20) La hinca de un pilote en arenas saturadas aumenta la presión intersticial de forma que incluso se puede causar la licuefacción del terreno. 189 189

 

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RESPUESTA 28 (Cuestión 28) El pilote CPI-3 es un pilote de desplazamiento con tapón de gravas u hormigón que debe golpearse para arrastras la tubería de acero que sirve de encamisado. Los suelos cohesivos hacen infactible la compactación de la base, y por ello, no se aconseja aquí su uso. RESPUESTA 29 (Cuestión 36) El pilote “Cobi” está hormigonado “in situ” con un revestimiento interior de chapa ondulada similar a un tubo para drenaje, de 20 a 50 cm de diámetro. Lo característico es que el tubo se hinca por medio de un mandril o núcleo cilíndrico de acero solidario al mazo que puede expansionarse para sujetar firmemente el interior del tubo y sus corrugaciones. RESPUESTA 30 (Cuestión 56) El sombrerete o casco de protección es una pieza de acero fundido o chapón soldado colocado en la cabeza de la tablestaca o del pilote para evitar que se pulverice por los impactos. RESPUESTA 31 (Cuestión 59) Es un método de perforación continua en el cual el lodo contenido en la misma se bombea hacia arriba a través de una tubería central para desplazar el detritus.  detritus.   RESPUESTA 32 (Cuestión 61) d) RESPUESTA 33 (Cuestión 63) a) RESPUESTA 34 (Cuestión 65)

Es la inyección de lechada para mejorar el rozamiento, que se realiza una vez fraguado el hormigón del pilote mediante tubos colocados junto con la armadura del mismo. RESPUESTA 35 (Cuestión 57) Es un eje que se desliza sobre un equipo de perforación para transmitir a la herramienta perforadora la fuerza de hinca y el momento torsor generado por una  plataforma giratoria motorizada. RESPUESTA 36 (Cuestión 66) c) RESPUESTA 37 (Cuestión 64) d) RESPUESTA 38 (Cuestión 62) c)

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Procedimientos de construcción de cimientosCuestiones y estructuras de contención de autoevaluación

RESPUESTA 39 (Cuestión 60) c) RESPUESTA 40 (Cuestión 58) b) RESPUESTA 41 (Cuestión 114) c) RESPUESTA 42 (Cuestión 118) a) RESPUESTA 43 (Cuestión 105) Si la profundidad es superior a 35 m, la hidrofresa, independientemente de la dureza del terreno, es el método más fiable, pudiéndose llegar a profundidades de 150 m. RESPUESTA 44 (Cuestión 121) c) RESPUESTA 45 (Cuestión 128) c) RESPUESTA 46 (Cuestión 134) a) RESPUESTA 47 (Cuestión 103) a)

RESPUESTA 48 (Cuestión 119) a) RESPUESTA 49 (Cuestión 127) d) RESPUESTA 50 (Cuestión 135) c) RESPUESTA 51 (Cuestión 101) Es una herramienta de perforación dotada de dos o más mordazas o valvas para la retirada discontinua de suelo o detritus de una perforación. RESPUESTA 52 (Cuestión 104) b) RESPUESTA 53 (Cuestión 89) b) 191 191

 

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RESPUESTA 54 (Cuestión 96) Es arcilla montmorillonítica de sodio o calcio, natural o artificial. En presencia de humedad, el material se expande y forma una suspensión que es fluida cuando se agita, mientras que la acción tixotrópica hace que se gelifique cuando la suspensión está en reposo. RESPUESTA 55 (Cuestión 85) d) RESPUESTA 56 (Cuestión 72) b) RESPUESTA 57 (Cuestión 97) La construcción de un muro pantalla en la obra precisa de una serie de trabajos previos como la nivelación de la plataforma de trabajos, la compactación de los bordes de la  plataforma, la planificación de los posibles pozos drenantes, la instalación de los equipos de lodos, así como la planificación del orden de ejecución de los paneles, el  plan de evacuación de las tierras y la previsión de la alteración del orden de ejecución de los paneles. RESPUESTA 58 (Cuestión 120) a) RESPUESTA 59 (Cuestión 129) d) RESPUESTA 60 (Cuestión 133) d)

RESPUESTA 61 (Cuestión 98) El murete guía es un elemento dispuesto sobre el origen de la excavación que sirve para garantizar la alineación de la pantalla, guía la máquina excavadora, evita el colapso de la parte superior de la zanja, sirve de soporte a las armaduras, juntas, elementos de hormigonado, operarios, y además, soporta las fuerzas de extracción de las juntas y los empujes de los camiones hormigonera. RESPUESTA 62 (Cuestión 106) a) RESPUESTA 63 (Cuestión 131) b) RESPUESTA 64 (Cuestión 122) a)

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Procedimientos de construcción de cimientosCuestiones y estructuras de contención de autoevaluación

RESPUESTA 65 (Cuestión 102)

Es una suspensión compuesta por agua y bentonita o arcilla, con o sin cemento u otros aditivos, para contener las paredes de una perforación y/o para evacuación de sedimentos. En casos determinados, la bentonita puede sustituirse por ciertos  polímeros. RESPUESTA 66 (Cuestión 92) d) RESPUESTA 67 (Cuestión 84)

El muro de cribas no es apto para alturas superiores a 7 m por su coste. RESPUESTA 68 (Cuestión 99)

El peso de las jaulas de armaduras así como el volumen de hormigón que se pueda colocar correctamente en una operación limita la anchura de cada panel a 4 –  6 m de ancho, por lo que son necesarias juntas. RESPUESTA 69 (Cuestión 123) d) RESPUESTA 70 (Cuestión 136)

El método es apropiado en suelos granulares, especialmente saturados, y en algunos cohesivos si están saturados. RESPUESTA 71 (Cuestión 138) d) RESPUESTA 72 (Cuestión 126)

d) RESPUESTA 73 (Cuestión 100)

Las bentonitas, una mezcla de arcilla de sílice y aluminio, presentan propiedades tixotrópicas y se hinchan con la humedad adhiriéndose a las paredes de la perforación sobre la que forman una costra impermeable. Los polímeros, de uso, más reciente y de mayor costo, presentan propiedades iónicas que propician una correcta adherencia entre el hormigón y el terreno y aventajan a las bentonitas en que no precisan de gran especio para su preparación, diluyéndose en contacto con el CaO el cemento, con lo cual el residuo se evacúa sin contaminar. RESPUESTA 74 (Cuestión 94) b) RESPUESTA 75 (Cuestión 88)

Un muro de bandejas.

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RESPUESTA 76 (Cuestión 69) b) RESPUESTA 77 (Cuestión 82) c) RESPUESTA 78 (Cuestión 68) a) RESPUESTA 79 (Cuestión 80) d) RESPUESTA 80 (Cuestión 124) c) RESPUESTA 81 (Cuestión 71) El marcador es un elemento horizontal telescópico que conecta la parte inferior de las gemelas a la máquina porteadora, permitiendo el hincado y la verticalidad. RESPUESTA 82 (Cuestión 91) d) RESPUESTA 83 (Cuestión 125) a) RESPUESTA 84 (Cuestión 132) d)

RESPUESTA 85 (Cuestión 137) c) RESPUESTA 86 (Cuestión 70) c) RESPUESTA 87 (Cuestión 79) d) RESPUESTA 88 (Cuestión 82) a) RESPUESTA 89 (Cuestión 83) a) RESPUESTA 90 (Cuestión 86) d)

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Procedimientos de construcción de cimientosCuestiones y estructuras de contención de autoevaluación

RESPUESTA 91 (Cuestión 130) c) RESPUESTA 92 (Cuestión 95) b) RESPUESTA 93 (Cuestión 93) d) RESPUESTA 94 (Cuestión 90) c) RESPUESTA 95 (Cuestión 87) d) RESPUESTA 96 (Cuestión 140) Es la parte del anclaje situada entre la cabeza y el bulbo o zona de anclaje, dotada de libre alargamiento. RESPUESTA 97 (Cuestión 139) Inyección efectuada normalmente a través de latiguillos o circuitos globales con válvulas, con un número de reinyecciones generalmente no superior a dos, realizada  para mejorar la capacidad capacidad del anclaje en su bulbo. bulbo. RESPUESTA 98 (Cuestión 116) Para aumentar la seguridad de navegación, se añaden flotadores adosados al cajón o se aumenta el francobordo.

RESPUESTA 99 (Cuestión 112) Se puede llegar a 35 m de profundidad bajo el nivel del agua, pues no se puede trabajar a presiones de aire superiores a los 0,35 MPa. RESPUESTA 100 (Cuestión 117) d) RESPUESTA 101 (Cuestión 115) a) RESPUESTA 102 (Cuestión 50) c)

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RESPUESTA 103 (Cuestión 43) El tubo se hinca por medio de un mandril o núcleo cilíndrico de acero solidario al mazo que puede expansionarse para sujetar el interior del tubo y sus corrugaciones. Dicho mandril está formado por cuatro segmentos longitudinales de acero, que una vez introducidos en el interior de la camisa metálica, se expanden al inyectar aire comprimido a una presión de unos 0,9 MPa. La camisa con el mandril incorporado y con un azuche en la parte inferior, forma así un conjunto que se hinca bajo los golpes de la maza sobre el mandril. RESPUESTA 104 (Cuestión 46) a) RESPUESTA 105 (Cuestión 17) El problema es que, debido a un elevado gradiente hidráulico, se produzca sifonamiento, es decir, desaparezcan las tensiones efectivas. En este caso desaparece la resistencia a corte del terreno y éste se comporta como un fluido. RESPUESTA 106 (Cuestión 22) Los pilotes pretensados no se ven afectados por el nivel freático. La razón es la limitación de fisuras por el pretensado, lo que le confiere una mayor durabilidad que los  pilotes de hormigón armado. Es por ello también que este tipo de pilote se recomienda en suelos agresivos o contaminados. RESPUESTA 107 (Cuestión 6) Se refiere a una cimentación realizada por pilotes que trabajan por fuste o fricción. Se recomiendan cuando no es posible alcanzar el sustrato resistente.

RESPUESTA 108 (Cuestión 11) c) RESPUESTA 109 (Cuestión 47) c) RESPUESTA 110 (Cuestión 32) b) RESPUESTA 111 (Cuestión 2) La viga centradora une zapatas de medianería o de esquina redistribuyendo las cargas y  presiones sobre el terreno. RESPUESTA 112 (Cuestión 33) a)

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Procedimientos de construcción de cimientosCuestiones y estructuras de contención de autoevaluación

RESPUESTA 113 (Cuestión 34) Durante el descenso el cabezal rotatorio desplaza lateralmente el terreno. Una vez se alcanza la profundidad necesaria, la cabeza se extrae mientras se inyecta hormigón a través de la varilla del tubo central. La cabeza permanece rotando en el mismo sentido y mantiene el desplazamiento lateral del terreno. Por encima del diámetro máximo de la cabeza, unas hélices horizontales y la inclinación del ángulo superior producen un segundo desplazamiento del terreno durante la extracción y la fase de hormigonado. El  pilote se hormigona bajo presión controlada, lo cual implica un tercer desplazamiento del terreno, asegurando un elevado rozamiento terreno-hormigón. RESPUESTA 114 (Cuestión 15) b) RESPUESTA 115 (Cuestión 109) d) RESPUESTA 116 (Cuestión 45) Pantalla de pilotes tangentes. RESPUESTA 117 (Cuestión 110) d) RESPUESTA 118 (Cuestión 108) El tubo Tremie debe tener un diámetro interior mayor de 6 veces el tamaño máximo del árido, y siempre mayor a 150 mm. El diámetro exterior no excederá de 0,50 veces la anchura de la pantalla y 0,80 veces la anchura interior de la jaula.

RESPUESTA 119 (Cuestión 49) b) RESPUESTA 120 (Cuestión 31) a) RESPUESTA 121 (Cuestión 42) c) RESPUESTA 122 (Cuestión 12) d) RESPUESTA 123 (Cuestión 73) Los “barrettes”, atendiendo a la norma EN 1536, son pilotes que en planta son

rectangulares, en T o en L o cualquier otra configuración similar, siempre que se hormigonen en una sola operación. A este tipo de pilotes de hormigón con extracción del terreno se les ha denominado también como pilotes rectangulares, minipantallas, módulos portantes o pilas oblongas (este último término usado en México).

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RESPUESTA 124 (Cuestión 75)

No. Al ser permeables alivian las tensiones acumuladas en el trasdós.

RESPUESTA 125 (Cuestión 13) a) RESPUESTA 126 (Cuestión 51)

Parte del cimiento opuesta a la puntera, queda por debajo del trasdós y bajo el terreno contenido. RESPUESTA 127 (Cuestión 76)

Los muros de cribas o muros jaula son obras de contención constituidas por una serie de celdas rellenas de material granular, preferentemente compactado. Se trata de un muro realizado con piezas prefabricadas de hormigón, aunque también pueden ser de madera, que crean una red espacial que se rellena con suelo. El conjunto trabaja como muro de gravedad, y frente a muros de hormigón, precisa de una mayor base de apoyo. RESPUESTA 128 (Cuestión 111) c) RESPUESTA 129 (Cuestión 113)

La longitud del tramo, para su buena puesta en obra, debe estar entre 10 y 15 m. Para que la colocación sea sencilla, el peso de la armadura no debería sobrepasar los 40 kg/m2 , aunque se puede superar superar esta cifra si es ne necesario. cesario. RESPUESTA 130 (Cuestión 107)

c) RESPUESTA 131 (Cuestión 67) c) RESPUESTA 132 (Cuestión 48) b) RESPUESTA 133 (Cuestión 16)

Los pozos acampanados reciben el nombre de zapilotes. Es un pilote de gran diámetro, normalmente de hormigón en masa, excavado “in situ” y ensanchado en su base hasta tres veces su diámetro. Para ampliar la base, se sustituye la hélice o cuchara de  perforación por un ensanchador con brazos extensibles y dientes. Una vez se llega a la  profundidad adecuada, los brazos se extienden y se amplía la excavación hasta el diámetro previsto. Con este procedimiento se ha perforado a 30 m de profundidad. Para agrandar la base, el terreno debe ser algo cohesivo, lo cual se puede conseguir excepto si nos encontramos con arenas limpias.

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Procedimientos de construcción de cimientosCuestiones y estructuras de contención de autoevaluación

RESPUESTA 134 (Cuestión 14) a) RESPUESTA 135 (Cuestión 44)

  Con pilotes aislados, salvo que se controle y asegure su integridad estructural.

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  Existan capas inestables con espesores superiores a tres veces de diámetro del pilote.

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  En caso de riesgo sísmico o cuando trabaje el pilote a tracción (salvo que la armadura llegue hasta la punta del pilote y pueda garantizarse su recubrimiento).

RESPUESTA 136 (Cuestión 35) El principal inconveniente es la corrosión, especialmente en climas cálidos o con alternancia de humedad y sequedad. Para protegerlos se recubren de pinturas anticorrosivas y se sobredimensiona su sección para incluir el deterioro previsible. RESPUESTA 137 (Cuestión 4) En época calurosa se disponen juntas de hormigonado separadas 16 m si el clima es seco, y de 20 m si es húmedo. En época fría, dichas distancias serán de 20 y 24 m, respectivamente. RESPUESTA 138 (Cuestión 74) Las juntas verticales no tienen que coincidir con las del cimiento. Su separación será la altura del muro si ésta es mayor a 3,60 m, de dos veces la altura para cuando ésta está comprendida entre 2,4 y 3,6 m, y de tres veces la altura para cuando son menores a 3,6 m. RESPUESTA 139 (Cuestión 5)

Como ventajas destacan la rapidez en la ejecución de los cimientos, el menor volumen de excavación, la mayor capacidad de carga, y una durabilidad mayor que la losa solida convencional. Los cables postensados colocados en ambas direcciones de la losa crean una cimentación extremadamente rígida y la habilitan para resistir las fuerzas de flexión. RESPUESTA 140 (Cuestión 77)

  (IGV) “Global Única”: desde la base inferior del tubo de armado asciende el material m aterial de

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relleno entre las paredes de éste y la del encamisado si lo hay, o del terreno si no lo hay.

  (IRS) “Representativa o repetitiva selectiva”: a través de las válvulas ant i retorno

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dispuestas a lo largo de la l a tubería de armado.

  (IR) “Repetitiva Única”: a través de rejillas practicadas a lo largo del tubo. 

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Víctor Yepesntos Piqueras  Procedimie  Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras estructuras de contención 10.3  Vocabulario básico

A continuación se enumeran algunos de los conceptos que el lector debería ser capaz de definir. Un buen ejercicio consiste en dibujar o esquematizar, en la medida de lo posible, cada uno de ellos.

Almohadilla, Anclaje, Anclaje activo, Anclaje mixto, Anclaje pasivo, Ariete, Azuche, Bentonita, Blindaje, Bulonaje, Cabecero, Cabeza de anclaje, Cajón indio, Cajón neumático, Cajones flotantes, Cajones indios, Camisa prehincada, Cimentación por cajones, Cimentación profunda, Cimentación superficial, Codal, Desmoche, Dren californiano, Emparrillado de cimentación, Entibación, Entibación cuajada, Entibación ligera, Entibación prefabricada, Entibación semicuajada, Galleta, Gemelas, Hammer-grab, Hidromartillo, Hinca a presión, Hinca silenciosa, Hormigón ciclópeo, Hormigón de limpieza, Kelly, Losa de cimentación, Losa de cimentación aligerada, Losa de cimentación cajón, Losa de cimentación nervada, Losa de cimentación nervada, Machihembrado, Mandril, Marcador, Martillo, Martillo de doble efecto, Martillo de simple efecto, Martillo diésel, Martinete, Micropilote, Muro, Muro berlinés, Muro corrido, Muro de bandejas, Muro de contrafuertes, Muro de criba, Muro de escollera, Muro de gaviones, Muro de gravedad, Muro de llantas, Muro de sótano, Muro ménsula, Muro pantalla, Pantalla arriostrada, Pantalla autoportante, Pilote, Pilote con hinca, Pilote de anclaje, Pilote de barrena continua hueca, Pilote de desplazamiento, Pilote de extracción, Pilote de tracción, Pilote Franki, Pilote in situ, Pilote perforado, Pilote prefabricado, Pilote roscado, Pozo, Prebarrenado,

Resbaladera,

Rollizo,

Sombrerete,

Sufridera,

Tablestaca,

Tablestaca

machiembrada, Tierra reforzada, Tubo Tremie, Vibrohincador, Viga de atado, Viga de cimentación, Zanja drenante, Zapata, Zapata aislada, Zapata combinada, Zapata corrida bajo muro, Zapata de esquina, Zapata de medianería, Zapata en diapasón, Zapata excéntrica, Zapilote, Zona de anclaje, Zona libre de un anclaje.

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Procedimientos de construcción de cimientos y estructuras de contención

11  BIBLIOGRAFÍA   ACHE (2005). Recomendaciones para el proyecto, construcción y control de anclajes al terreno. 2ª edición. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Madrid, 624 pp.   BENEGAS, M.J. (1977). Tablestacas: sistemas de hinca y su práctica. Revista de Obras Públicas, 3141: 29-35.   CALAVERA, J. (2015). Cálculo de estructuras de cimentación. 5ª edición. Intemac Ediciones, S.L. Madrid, 563 pp.   CALAVERA, J.; ALAEJOS, P.; GONZÁLEZ, E.; FERNÁNDEZ, J.; RODRÍGUEZ, F. (2004). Ejecución y control de estructuras de hormigón. Intemac Ediciones, S.L. Madrid, 937 pp.   CELMA, J.J. (2014). Cuadernos de mecánica del suelo y cimentaciones. Apuntes Universitat Politècnica de València, 194 pp.   COLLING, G. (1976). Cálculo práctico de pantallas de tablestacas. ARBED, Acerías Reunidas de Burbach-Eich-Dudelange, S.A. Luxemburgo, 96 pp.   DAS, B.M. (2006). Principios de Ingeniería de Cimentaciones. 5ª Edición. Thomson, México, D.F., 743 pp.   DAVIDIAN, Z. (1981). Pilotes y cimentaciones sobre pilotes. 3ª edición. Técnicos Asociados, S.A. Barcelona, 208 pp.   DÍAZ DEL RÍO, M. (2007). Maquinaria de construcción. 2ª edición. McGrawHill/Interamericana de España, S.A., 944 pp.   FIOL, F.; FIOL, F. (2006). Manual de cimentaciones. Diseño y cálculo de cimentaciones superficiales y muros, geotecnia y patología. Instituto de la Construcción de Castilla y León, Burgos, 608 pp.   GALABRÚ, P. (1964). Tratado de procedimientos generales de construcción. Obras de fábrica y metálicas. Editorial Reverté, S.A. Barcelona, 610 pp.   GARCÍA-VALCARCE, A.; SACRISTÁN, J.A.; GONZÁLEZ, P.; HERNÁNDEZ, R.J.; PASCUAL, R.;

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