Pilas de Socalzado

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE CONSTRUCCIÓN CIVIL

EDIFICACIÓN I CCL 2240 – SECCIÓN 02

INFORME N°2 EXCAVACIONES Y RELLENOS-

“

FUNDACIONES Y SOCALZADO”

PROFESORA:

FANNY ORDÓÑEZ CONTRERAS

A YUDANTES:

EDUARDO CONTRERAS CHRISTIAN VALDÉS FERNANDO HERRERA

INMOBILIARIA "LA SEXTA" ALUMNOS Víctor Bakx Gálvez Rafael Romo Contreras Jaime Reyes Herrera Carmen Salazar Treimun GRUPO N°2

SANTIAGO DE CHILE 1º SEMESTRE DE 2014 11 DE ABRIL DE 2014

Pág.2 -14 TALLER EDIFICACIÓN I – CCL2240 – SECCIÓN 2

I.

INTRODUCCIÓN.

En los últimos años el rubro de la construcción ha tenido un gran crecimiento, es por esto que se ha tenido la necesidad de aprovechar de la mejor manera posible los espacios físicos destinados a proyectos inmobiliarios, en consecuencia de lo anterior se ha recurrido a las construcciones en altura, esto tiene como efecto la explotación del subsuelo realizando excavaciones, para poder construir subterráneos y fundaciones para dichas edificaciones, para materializar dichas excavaciones existen una serie de métodos para poder sostener el terreno, una de ellas es la construcción de pilas de socalzados. En la ciudad de Santiago el uso de las pilas de socalzado son las más comunes debido al suelo predominante que tiene la capacidad soportante necesaria. Estas construcciones dan gran seguridad a la hora de construir en el subsuelo, porque tiene la capacidad de soportar el terreno y construcciones cercanas, además permite una excavación vertical. La materialización de la pilas de socalzados no es compleja, pero si no hay una correcta fiscalización o no se toman las precauciones pertinentes el acabado no será el esperado, es por esto que la mecánica de suelos juega un rol importante, debido que con el estudio correcto del suelo se definirán las alturas criticas y el tipo de terreno presente por cada estrato, con esto se identificara la maquinaria pertinente a utilizar, perforaciones de acuerdo a lo necesario y las medidas de seguridad correspondiente al caso. En algunos casos, las pilas de socalzados si no se ejecutan debidamente pueden presentar un gran problema para el resto de la construcción, es por esto que se debe tener personal debidamente capacitado y con experiencia suficiente para evitar lo mas posibles los errores constructivos. Finalmente, el presente informe está compuesto por cuatro partes. La primera de ellas se define el tipo de suelo que se recomienda usar en este tipo de sostenimiento. Posteriormente se identificará el proceso constructivo de las pilas de socalzado. Luego, se definirá la maquinaria y equipos requeridos para materializar estas construcciones. Finalmente, se detalla el personal requerido para realizar estos trabajos.

INMOBILIARIA “LA SEXTA”.


II.

OBJETIVOS

2.1.

Objetivos Generales

Investigar, estudiar, analizar y comprender el método constructivo de "Pilas de Socalzado".

2.2.

Objetivos Específicos

Determinar cuáles son los tipos de suelo para los cuales se recomienda este tipo de sostenimiento. Indicar el procedimiento constructivo de, con una explicación de cada una de las etapas que lo conforman. Indicar la maquinaria y el equipo involucrado en la construcción de las pilas. Indicar y especificar las características del personal implicado en la construcción.



III.

ANTECEDENTES.

A continuación se describirán los antecedentes del proyecto, para entender de una forma más clara las características del proyecto, además se definirán algunos conceptos claves. El proyecto, está ubicado en la comuna de Maipú, corresponde a la construcción de una clínica oftalmológica de 4 pisos y 1 subterráneo.

3.1.

Conceptos:

Cohesión: Es una propiedad de los suelos finos, la cual implica una adherencia entre partículas ante la presencia de agua. Emplantillar: Acción de sellar la base de la fundación, con un hormigón pobre o suelo cemento. Esponjamiento: Aumento de volumen que experimentan las tierras al ser extraídas del terreno. Pilas de Socalzado: Columnas generalmente de Hormigón Armado que se utilizan para la contención de tierras y solucionan los problemas derivados del sobrepaso de la altura crítica. Sello de fundación: Superficie de la excavación ya terminada sobre la cual se puede comenzar a trabajar. Shotcrete: es un tipo de hormigón fluido que se aplica con ayuda de una bomba. Este hormigón se proyecta en la superficie en que se desea aplicar y sirve principalmente para detener la emanación de partículas de suelo. Talud: Porción de tierra elevada, de dimensiones variables, generalmente rematado por una cuneta y caracterizado por una vegetación.



IV.

CONTENIDOS.

a. Tipo de suelo para los cuales se recomienda este tipo de sostenimiento. Este tipo de sostenimiento se recomienda para suelos que tengan grandes contenidos de gravas con alta cohesión. En el caso de partículas más finas existe mayor facilidad de que estas traspasasen el espacio libre entre pilas y en un suelo contenedor solo de gravas no existe la cohesión suficiente entre las partículas de suelo como para ser sostenidas, es por esto que el mejor uso posible se da en un suelo bien graduado en que los granos de menor tamaño aportan cohesión y los de mayor tamaño estabilidad. Estas características son necesarias espacialmente al momento de construir las pilas, ya que la excavación se debe mantener firme durante el proceso constructivo pues esto es necesario por seguridad tanto del trabajador como de la abertura en la que se realizara el trabajo. Entre las pilas de socalzado suele aplicarse una capa se shotcrete para evitar el desprendimiento de las partículas más finas. Las pilas de socalzado se utilizan especialmente en excavaciones de gran profundidad, generalmente sobre los 15 metros de altura, esto se debe a un factor llamado altura critica que es la altura máxima que resiste un suelo al ser excavado sin aplicar una medida de estabilización. Las características anteriores suelen ser observables en el centro de Santiago, que es uno de los lugares en donde frecuentemente se ve su aplicación.

b. Procedimiento constructivo, con una explicación de cada una de las etapas que lo conforman. La construcción de pilas de socalzados para la contención del terreno, corresponde a uno de los métodos más utilizados para entibación y socalzado en el país, específicamente en la zona central donde existen gravas de alta cohesión. Consiste en la construcción desde la superficie de pilares de hormigón armado, ya sea manualmente o en forma mecánica, los cuales se emplazan separados entre 2,0 y 3,5 m entre ejes. A continuación, se detalla el proceso constructivo de las pilas de socalzado:

1. Trazado y excavación: Trazar el lugar de excavación de la pila, que incluye el moldaje de la pila y el cómodo trabajo del maestro. Trabajan dos personas en la excavación, un maestro excavando con martillo vibrador, y otro fuera de la pila, el cual ayuda al retiro de escombros mediante una polea con un balde. Este también entrega las herramientas y se preocupa de la limpieza alrededor de la zona a excavar. Cada dos metros de profundidad hasta terminar la excavación se lecha las paredes de la pila.



2. Colocación de moldajes: El moldaje utilizado para el posterior hormigonado de la pila de socalzado es de madera y se instala mediante tablados afirmados por puntales (cuartones) del mismo material. El trabajo es realizado por dos maestros los cuales van ubicando los tablones de abajo hacia arriba golpeando cada uno de manera que se mantenga el plomo del pilote. 3. Colocación del fierro: Cabe señalar que la colocación de las enfierraduras se comienza primero que la colocación del moldaje, ya que debido a la forma física del terreno y sus dimensiones, su postura posterior se vería imposibilitada. Se colocan 6Ø25 con estribos a 12 y 20 cm dependiendo del pilote. 4. Hormigonado de la pila: Una vez terminado los tres trabajos anteriores se comienza el hormigonado de la pila. No lleva emplantillado. Se realiza mediante una boquilla ubicada en la superficie que impulsa el hormigón hacia la profundidad de la pila. Habilitar una entrada adecuada para el camión de descarga del hormigón en la pila. Se rellena en dos etapas y en cada etapa se vibra el hormigón. Se utiliza hormigón de planta H30 de alto cono. Además, para la fabricación de hormigón y preparación mecánica del hormigón, se considera lo siguiente: El carguío de la hormigonera se debe hacer de preferencia, introduciendo todos los materiales en forma simultánea, y en caso de no ser posible, se debe preferir el orden siguiente: 80 % del agua (con aditivo si se emplea) 50 % de la grava, cemento, arena, gravilla (en caso de que se emplee), resto de la grava y resto del agua para obtener la docilidad requerida. Imagen N°1: “Proceso constructivo pila socalzado”

Fuente: Elaboración propia INMOBILIARIA “LA SEXTA”.


Una vez construida la totalidad de las pilas se realiza la excavación vertical, gracias al efecto arco del suelo generado entre los elementos. Las pilas o pilotes de hormigón podrán ser apuntalados y/o anclados con anclajes pasivos y/o activos de acuerdo al diseño y altura de excavación. Este sistema de entibación mediante anclajes, procede de la siguiente manera:

1. Tras la construcción de las pilas, se realiza la ejecución de anclajes, perforación, instalación de cables e inyección. 2. Tensado de anclajes. 3-4. Excavación masiva hasta la siguiente línea de anclajes. 5. Excavación masiva hasta el nivel de fundaciones. Imagen N°2: “Proceso constr uctivo anclajes pilas socalzado”

Fuente: Centro de documentación CChC Por su parte, los pilotes excavados y hormigonados in situ se emplean principalmente en las faenas en que se requiere una mayor seguridad, como por ejemplo excavaciones sobre 16 m de profundidad. Sus principales características son ahorro de material (menor consumo de hormigón de pilotes vs. pilas); aportan mayor seguridad a la faena; menor plazo, gestión y coordinación de la obra más simple, quedando en manos de un único subcontratista responsable la entibación completa (pilotes y anclajes), permiten la excavación en presencia de napa freática, y finalmente presentan una mayor facilidad para atravesar los estratos más complejos, entre otros.



Además, durante el proceso de construcción de las pilas, se deben tener una serie de consideraciones en torno a la prevención. Estas se detallan a continuación: Se verificará que se mantengan protecciones al borde superior de las pilas en excavación, con el objeto de evitar la caída accidental de materiales o herramientas. Los baldes utilizados para la extracción de material desde el fondo de la excavación de la pila de socalzado, deben estar reforzados con asas metálicas, tanto en su borde superior que es el lugar desde el que se izan, como reforzando el fondo, para evitar que sufran un desprendimiento o rotura por peso excesivo. Se debe evaluar la concentración de oxígeno al interior de la excavación antes de ingresar, debiendo existir como mínimo un 18% de Oxígeno (DS 594 art.58). Además se debe verificar la presencia de gases tóxicos, como el monóxido de carbono. Es obligatorio el uso de arnés de seguridad durante la excavación, considerando su utilidad en operaciones de rescate.

c. Maquinarias y equipos requeridos. Para entibaciones y socalzados se utilizan pilas de hormigón las cuales se pueden construir manualmente (pilas) o de forma mecanizada (pilotes pre-excavados), en el caso de las pilas de socalzado tal cómo se explicó en el punto anterior se utilizan para su construcción: picota, pala, chuzo, martillo carpintero, martillo vibrador y polea con balde, y en el proceso de hormigonado es necesario utilizar mangas para el vaciado del hormigón y vibrador de inmersión. Al ser un proceso manual no interviene ninguna maquinaria. En el caso de los pilotes pre-excavados esto se realizan con maquinaria, por ejemplo se puede utilizar una técnica de barrena continua (CFA) procedimiento que eleva la rapidez de la ejecución de pilotes, para este proceso se perfora por medio de la barrena continua, se efectúa el hormigonado por bombeo a través del núcleo hueco de la barrena y se coloca la armadura hincándola en masa de hormigón por medio de su propio peso, por golpeo o por vibración. Para esto se dispone de los siguientes modelos:



Imagen N°4: Máquina perforadora de barrena continua BF10 de pilotes CFA para cimentaciones especiales.

Fuente: http://www.modelco.com/es/maquinaria_cimentaciones/pilotes/barrena_continua_cfa.asp Imagen N°4: Máquina perforadora de barrena continua BF15 de pilotes CFA para cimentaciones especiales.

Fuente: http://www.modelco.com/es/maquinaria_cimentaciones/pilotes/barrena_continua_cfa.asp Imagen N°5: Máquina perforadora de barrena continua BF15 de pilotes CFA para cimentaciones especiales.

Fuente: http://www.modelco.com/es/maquinaria_cimentaciones/pilotes/barrena_continua_cfa.asp



Un vez que está construida la pila o pilote es necesario anclar el elemento para lo cual se puede utilizar equipos perforadores como: Perforadores Casagrande C6 XP. Columna de perforación a control remoto. Gatos hidráulicos de tensado de fibra de carbono Casagrande C6 es un equipo perforador hidráulico de 13 ton. de peso con gran facilidad de posicionamiento en terreno, tiene una potencia adecuada para cualquier tipo de perforación geotécnica, ya sea con o sin revestimiento continuo.

Imagen N°3: "Casagrande C6"

Fuente: Extraído de http://flesan.com/ d. Características del personal. En la construcción de las pilas de socalzados, la elección del personal adecuado y con experiencia en el rubro es vital, debido que se evita incurrir en gastos extras por problemas de ejecución, no hay accidentes debido a la inexperiencia en el rubro y no se desembolsa dinero en mano de obra innecesaria, por lo que tomar las precauciones en el personal es muy importante en la ejecución de estas construcciones. Antes de comenzar la construcción de las pilas de socalzado hay que esperar el informe de mecánica de suelos, el cual contendrá las características del suelo a extraer, la altura critica del terreno, la ubicación de las napas freáticas y ubicación de cada pila. INMOBILIARIA “LA SEXTA”.


Una vez obtenido el informe de mecánica de suelos, se procede a chequear la secuencia de excavación, también hay que realizar vías de circulación del personal. El personal que materializara la construcción de las pilas de socalzado debe tener experiencia en esta actividad, debido que está expuesto a muchos peligros y cualquier error puede ser fatal, es por esto que también debe haber un exhaustivo plan de seguridad en esta etapa de la obra. La persona encargada de seguridad debe chequear diariamente los elementos de seguridad, con el fin de proteger la integridad de cada trabajador, además debe crear un plan de emergencia de esta actividad. Una vez creado el plan de emergencia, por parte del personal encargado de seguridad se procede a la ejecución de la construcción. En esta etapa comienza la participación de los obreros encargados de la excavación de las pilas de socalzado, a medida que se avanza hay que tener una supervisión permanente, cuando se lleva una excavación considerable se comienza a medir la concentración de oxigeno dentro de la excavación y presencia de monóxido de carbono, cuando la presencia de este último es muy elevado, el trabajador que está en el interior de la excavación tiene que proceder a salir lo antes posible, debido que el monóxido de carbono es perjudicial para la salud, en este caso el encargado de seguridad tiene que tomar acciones al respecto de esta situación. Mientras el trabajador sigue con la excavación el jefe de terreno o el encargado de fiscalizar estas obras tiene que comprobar la correcta verticalidad de la perforación. En la parte superior de la excavación donde se encuentra el otro trabajador el encargado del izaje del balde, también hay que tener un gran control en la protección de la superficie, el perímetro se debe encontrar despejado de material. En la parte superior hay que realizar una exhaustiva revisión a la cuerda de izare, verificar que no hay presencia de cortes y deshilos, El encargado de realizar esta fiscalización debe ser el encargado de seguridad. Una vez terminada la perforación se procede a verificar las dimensiones y la verticalidad, una vez realizado lo anterior se debe ocupar otro tipo de personal mas especifico los cuales deben realizar trabajos de moldajes, enfierradura y hormigonado. Cualquier error en cada unas de estas etapas condicionaría el avance de la obra, es por esto que se debe tener un personal adecuado y con experiencia. Por último, las diferentes partidas presentes durante la ejecución pilas de socalzados pueden comprometer una serie de accidentes, es por esto que hay que tener un plan de emergencia y un personal encargado de la construcción muy capacitado, con esto se puede disminuir en gran cantidad la tasa de accidentabilidad



V.

CONCLUSIONES.

En las pilas de socalzado se obtienen mejores rendimientos en los suelos que presentan una buena granulometría, ya que así el terreno será más estable y se puede trabajar de una manera más eficiente en todo el procedimiento que implica las pilas de socalzado, por lo tanto, se aplica mayormente en sectores como, la zona central del país por las características de los suelos presentes con gran contenido de gravas que otorgan gran estabilidad y material de menor tamaño que sirve para llenar los espacios vacíos que dejan las partículas de mayor tamaño y otorgarles la cohesión que le hace falta. Además, en el centro de la Región Metropolitana las pilas de socalzado es usado frecuente debido a que permiten una excavación más segura, sin realizar molestias y daños a estructuras vecinas. A raíz del procedimiento de construcción de las pilas, es fácil y espontáneo notar que la seguridad en los procesos es fundamental. En primer lugar, debido a los costos asociados ya que se trata de un proceso importante para la obra, para el presupuesto y para los plazos establecidos en el cronograma general del proyecto. Y por otro lado, la seguridad de las personas es siempre un tema importante a tratar y se debe contar con un sistema gestión y el control adecuado y constante para evitar accidentes. Dado lo anterior, el estudio de la Mutual recomienda que para excavaciones se debe mantener actualizado un procedimiento de rescate, que permita asistir en forma oportuna la ocurrencia de algún incidente en el que se vean afectados los trabajadores de la faena. El plan debe difundirse y evaluarse periódicamente y además, se efectuarán periódicamente inspecciones, monitoreos y seguimientos a los parámetros de las excavaciones de faena, sello de fundación, humedad, socavamientos, desprendimientos y zonas aledañas a los bordes de la excavación. Es muy importante considerar el personal adecuado y con experiencia en el proceso constructivo de las pilas de socalzado, debido que disminuyen los riesgos de accidentes, que generalmente son provocados por obreros inexpertos que realizan estas actividades, en otro aspecto que influye realizar una buena elección del personal es el ámbito económico, porque se evita incidir en gastos complementarios provocado por mala ejecución por parte de trabajadores principiantes en estas actividades. Con relación a la maquinaria utilizada las pilas de socalzado no utilizan ningún equipo especial para su ejecución, no así los pilotes pre-excavados los cuales se realizan de mecánicamente con maquinarias especializadas, sin embargo ambos se debe anclar al terreno para cumplir su función de contener las tierras y mejorar el suelo para fundación, el uso de pilas o pilotes depende tanto de la calidad de suelo como la profundidad necesaria de la excavación, ya que al ser las pilas ejecutadas se forma manual, su profundidad esta limitada por la seguridad del trabajador que la ejecuta. Aunque bien son muy utilizadas por su bajo costo con relación a los pilotes



principalmente en Santiago, ya que la calidad del suelo lo permite, dependiendo de la profundidad que se debe alcanzar en el proyecto. Debido al alto costo de los pilotes la mayoría de las entibaciones y socalzado se llevan a cabo a través de pilas de hormigón, que bien económicamente se puede considerar muy rentable en comparación a los pilotes, sin embargo se corre un riesgo muy alto en relación a la vida del trabajador, ya que las condiciones en que trabaja son peligrosas e incomodas por la sección del pilar. Finalmente las pilas de socalzado son una excelente alternativa para reforzar el terreno y realizar las excavaciones y fundaciones del proyecto, tanto por su proceso de ejecución como en relación a costos, manteniendo siempre un estricto control de seguridad tanto por la vida del trabajador como por la correcta ejecución de la pila, para evitar desaplomes de esta que interfieran en su correcta ejecución.



VI.

BIBLIOGRAFIA.

(s.f.). Recuperado http://www.chilecubica.com/vocabularios-descripciones/2-sello-defundaci%C3%B3n/. Sello

de

fundación.

de

Talud . (s.f.). Recuperado de http://es.scribd.com/doc/134125015/Definicion-de-

talud. Esponjamiento.

(s.f). Recuperado de http://www.construmatica.com/construpedia/Tecnolog%C3%ADa_de_la_Constru cci%C3%B3n_Terrenos,_Hormigones_y_Cimentaciones:_Conceptos_Generales#Esponjamient o.


Pilas de Socalzado

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