FACULTAD INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E.A.P. INGENIERÍA CIVIL TEMA VISITA A LA CIUDAD DE TINGO MARIA CURSO: PAVIMENTOS DOCENTE: M.Sc. Erasmo Alejandro Fernández Sixto. INTEGRANTES: ALVARADO OSORIO, FRANKLIN CAQUI CHAUPIS, JERSON MEZA BERAÚN, STEVEN SAMIR SOTO TORIBIO, BRUS OLIVER VALDIVIA ESPINOZA, ESTEFANI HUÁNUCO-PERÚ Facultad de Ingeniería Civil GENERALIDADES INTRODUCCIÓN Cada país tiene sus problemas, y es por necesidad que se plantean ingeniosas soluciones; Un ingeniero deberá de solucionar problemas planteados en el campo. En nuestro entorno que es la ciudad Huánuco es común transmitir las cargas de una estructura al suelo a través de cimentaciones superficiales, pero los problemas que se presentan en la ciudad de Tingo María a 120 kilómetros de la ciudad de Huánuco son diferentes, allí es común transmitir las cargas de una estructura al suelo a través de cimentaciones profundas o a través de cimentaciones superficiales previo mejoramiento del suelo como se vio en la visita a las dos obras realizándose en la ciudad de Tingo María. NOMBRE DE LOS PROYECTOS Nombre del Proyecto con cimentación profunda: MEJORAMIENTO DE LA CAPACIDAD RESOLUTIVA DEL HOSPITAL DE TINGO MARIA. Que tiene código SNIP 51581, valorizada en 90 371 211 nuevos soles. Facultad de Ingeniería Civil Nombre del proyecto con mejoramiento de suelo: MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE LA ESCUELA ACADEMICA Y PROFESIONAL DE ECONOMIA DE LA FACULTAD DE CIENCIAS ECONOMICAS Y ADMINISTRATIVAS DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVA Valorizada en 6 518 267.76 nuevos soles Facultad de Ingeniería Civil UBICACIÓN Tingo María es una ciudad del centro-norte del Perú, capital del distrito de RupaRupa y de la provincia de Leoncio Prado, en el departamento de Huánuco. Resaltan de su entorno la belleza natural de sus paisajes, sus cascadas y cuevas, así como las zonas arqueológicas y parajes adecuados para el turismo de aventura. La capital de la provincia de Leoncio Prado cuenta aproximadamente con 50,000 habitantes. UBICACIÓN DEL PROYECTO MEJORAMIENTO DE LA CAPACIDAD RESOLUTIVA DEL HOSPITAL DE TINGO MARIA Facultad de Ingeniería Civil UBICACIÓN DEL PROYECTO MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE LA ESCUELA ACADEMICA Y PROFESIONAL DE ECONOMIA DE LA FACULTAD DE CIENCIAS ECONOMICAS Y ADMINISTRATIVAS DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVA CARACTERÍSTICAS DEL TERRENO La ciudad de Tingo María se ubica en un terreno selvático, de forma plana y sin ondulaciones laterales, cubiertas por una vegetación abundante El suelo es de naturaleza plástica, que posee una humedad considerable y que la hace poco resistente al corte. DESCRIPCIÓN DEL TERRENO El terreno donde se construyen las dos obras es un suelo muy malo por lo siguiente: Se tiene un estrato arcilloso de unos 5 metros, luego un estrato de suelo gravoso. Pero eso no es todo, el terreno posee un nivel freático muy alto que se encuentra a un metro de escavar en el suelo de Tingo María La característica del suelo en los dos proyectos es la misma solo con unas ligeras variaciones. La diferencia es que en la obra donde se realiza mejoramiento de suelo existe un canal que dificulta las labores en la obra cuando se quiere compactar el suelo que se trae de cantera para ser el reemplazo del estrato de arcilla (suelo malo) Facultad de Ingeniería Civil CLIMA La zona de estudio se encuentra a una altitud aproximada de 660 msnm y posee un clima caluroso en todo el año, con horas de sol en todo el día. Las lluvias se presentan en todo el tiempo, especialmente entre Setiembre hasta Abril del año siguiente, con una fuerte intensidad, propia de zonas selváticas. La temperatura media es de 27ºC, con un máximo de 37ºC a medio día y un mínimo de 18ºC en las noches. La ciudad de Tingo María por su ubicación geográfica sobre una selva baja, tiene las condiciones de una zona tropical caliente y húmeda, donde la actividad intensa es la agricultura y la explotación maderera, también dota de todo tipo de negocios y transito fluido en la zona. Facultad de Ingeniería Civil MARCO TEÓRICO PILOTES PRE-EXCAVADOS Los pilotes excavados (también llamados pilotes pre-excavados, los pilotes excavados perforados y los pilotes hormigonados “in situ”, constituyen una de las soluciones clásicas de cimentación o fundaciones especiales. Su utilización está generalmente relacionada a la baja capacidad del suelo o bien por la necesidad de resistir grandes cargas transmitidas por la estructura a fundar. Su diseño permite soportar combinaciones de esfuerzos verticales, horizontales y momentos flectores, como por ejemplo en las fundaciones de puentes, edificios o pilotes utilizados como contención de taludes. El desarrollo constante de nuevos equipos y herramientas hacen posible obtener rendimientos y profundidades de excavación que antes eran impensadas. Pilotes Terratest ofrece pilotes de profundidades hasta aprox. 60 m, dependiendo del tipo de suelo y condiciones de la obra. Los diámetros normales de los pilotes oscilan entre los 620 y 2000 mm y pueden emplearse en todo tipo de terreno, incluso en roca, si se utilizan las herramientas de perforación o excavación adecuadas. Las fases de ejecución de un pilote excavado y un pilote hormigonado son básicamente tres: Realización de la excavación o perforación. Dependiendo del tipo de suelo, se pueden utilizar camisas de acero recuperables o lodos para sostenimiento de las paredes de la excavación. Colocación de la armadura Colocación del hormigón, el que normalmente se vierte bajo agua mediante tubería tremie. El método de excavación en general es determinado por las características del terreno y por las condiciones particulares de la obra. Pilotes Terratest posee la tecnología adecuada para realizar el sistema de excavación óptimo, utilizándo los equipos y métodos más apropiados para cada caso, para garantizar la mejor solución tanto técnica como económica: Excavación encamisada con cuchara y trépano Perforación rotativa encamisada Perforación rotativa bajo lodos Perforación mediante Hélice Contínua (Continuous Flight Auger = CFA) Facultad de Ingeniería Civil PROCESO DE EXCAVACIÓN UTILIZADO EN TINGO MARÍA 1. Perforación a rotación o percusión. Dependiendo del tipo de terreno se puede usar camisas de acero recuperable o lodos tixotrópicos para sostenimiento de las paredes de excavación, para el caso de la obra MEJORAMIENTO DE LA CAPACIDAD RESOLUTIVA DEL HOSPITAL DE TINGO MARIA se utilizó camisas de acero recuperable 2. Colocación de la armadura de acero 3. Colocación de concreto ascendente, mediante el método trevi MEJORAMIENTO DE SUELO Para realizar este proyecto se cambió el suelo malo por un suelo de mejores características para así cimentar sobre ese suelo, que tiene mejores características. La compactación es el procedimiento de aplicar energía al suelo suelto para eliminar espacios vacíos, aumentando así su densidad y en consecuencia, su capacidad de soporte y estabilidad entre otras propiedades. Su objetivo es el mejoramiento de las propiedades de ingeniería del suelo. Facultad de Ingeniería Civil VISITA A LAS OBRAS DE TINGO (CIMENTACIONES USADAS IN SITU) MARÍA LOS PILOTES EXCAVADOS O PERFORADOS CON CONCRETO “IN SITU” EN EL HOSPITAL DE TINGO MARIA CIMENTACIONES PROFUNDAS El motivo de hacer cimentaciones profundas en el proyecto es debido a que el estudio de suelo o capa superior tiene poca capacidad portante, es un suelo muy cohesivo. Se utilizan cuando el terreno es blando y el suelo firme se encuentra muy por debajo de la superficie Característica del suelo: - Es un terreno que tiene mucho limo, arcilla expansiva, un suelo muy malo para cimentar, de muy baja capacidad portante. La fricción en este suelo es nulo, debido a que son suelos muy cohesivos. SUELO MUY COHESIVO Capacidad de carga del suelo: Si el cimiento se hace directamente sobre esta capa se tendrá mucho problema. - Para comportarse satisfactoriamente, las cimentaciones superficiales deben ser segura contra una falla por corte general del suelo que lo soporta. - La cimentación experimentara un asentamiento excesivo, por tanto se consideró cimentación profunda. Tipo de aplicación de pilote: - Se optó por un pilote excavado, ya que se adecua más al terreno. Consiste en una barra que va perforado. El vaciado se hace de abajo hacia arriba, el concreto empuja al agua hasta una altura que se pueda bombear el agua fácilmente. Se tiene que confinar la excavación para que las paredes se cierren. Facultad de Ingeniería Civil PILOTE EXCAVADO Facultad de Ingeniería Civil Armadura del pilote: - - - Las armaduras están conformados por fierros longitudinales de 1” y zunchos principalmente, además pueden ser anillos individuales, depende del diseño del proyectista A los anillos internos se les llama anillos de rigidez, se ponen para evitar que las armaduras se cierren al momento de levantarlo y moverse. Las barras longitudinales son evitados que se flecten debido a los arriostres, los arriostres se ponen en diferentes direcciones para poderle darle rigidez Las poleas que se ponen es para recubrimiento, tiene que ser de concreto debido al peso que soporta, se podría usar de plásticos pero se romperían. Los anillos para darle el recubrimiento deben ser de 5” a 6” de diámetro de acuerdo al diseño. Los amarres deben ser en su totalidad en un 100%. ARMADURA DEL PILOTE Facultad de Ingeniería Civil Máquina Perforadora Hidráulica: - Es una unidad de rotación que se va perforando hasta alcanzar una profundidad de 48 m. Las hélices que se usan son diferentes, dependiendo del tipo de suelo(arcilloso, grava, rocoso) que se va trabajar Además sirve para extraer, cortar al suelo. MAQUINA PERFORADORA HIDRAULICA Facultad de Ingeniería Civil LOS PILOTES EXCAVADOS O PERFORADOS CON CONCRETO “IN SITU” EN EL HOSPITAL DE TINGO MARIA La mayoría de los pilotes en el hospital están entre 10 y 9 m. de profundidad, pero hay zonas que son más profundas puesto a que no se encuentra la grava o la carga que se va a aplicar en dicha parte de la estructura son mayores. El suelo muestra una capa aproximadamente de 5 a 6 metros de arcilla y luego contiene grava con arena. El empotramiento en la punta funciona igual a una viga en cantiléver, lo cual eliminara los momentos existentes. 1. Se hace la perforación con una perforadora hidráulica que tiene un mástil y una hélice. 2. Se extrae el material con una herramienta que se parece a un balde, para seguir continuando con la perforación 3. Luego se va introduciendo una camisa metálica recuperable, para evitar que el suelo se desplome e ingrese al agujero. Sirve para confinar las excavaciones. Se tiene una camisa que tiene un metro de diámetro externo, 5 centímetros de pared y es colocado por dentro. Por eso se necesita hacer un pilote de 1 metro. 4. El agujero se llena de agua, por el nivel freático. 5. Se introduce la armadura. 6. Acoplamos las tuberías colocando el tubo Tremie hembra sobre el macho. 7. Introducimos el tubo Tremie al agujero ya confinado, por donde se introducirá el concreto. 8. Se coloca un tapón para tener el agua en un lado. El tapón permanecerá en el medio y el concreto empujara a ese tapón, lo cual con la presión misma empujara el agua hacia la parte superior. Lo que se usa de tapón es una pelota bastante pequeña . De esta manera aseguramos que el concreto llega en las mejores condiciones (limpio). 9. Luego se vierte el concreto en la camisa metálica, la colocación del concreto es de abajo hacia arriba. El método del vaciado se llama Tremie consta de vaciar desde el fondo de la cimentación hacia arriba, puesto a que si vaciamos de arriba hacia abajo el concreto se disgrega. 10. El diseño del concreto es especial debe ser muy fluido por que este tiene que comportarse como si se haría vibrar igual que todo tipo de estructuras. Además tener en cuenta que no podemos hacer un pilote de 40 metros y meter una vibradora. La mezcla debe tener un slamp muy alto de 9 a 10 pulgadas, por ser una mezcla muy fluida nos garantiza que ocupara todos los espacios. En otras palabras se comporta como un concreto autocompactante y lo más importante se debe ser fluido. La resistencia del concreto es de 280 kg/ cm2 en este caso el diseño siempre excede la resistencia por la cantidad de excedente de cemento que se coloca llega a 300, 350, 400 kg/ cm2. Aditivo que se está utilizando son dos uno que fluidifique la mezcla sin necesidad de aumentar la relación de agua y cemento porque eso le quita resistencia y un atardante de fragua debe estar cerca de las 4 horas por la temperatura que es alta .Por lo contrario el concreto se fraguaría rápido y el Facultad de Ingeniería Civil concreto perdería fluidez en el pilote o cerca las tuberías o dentro del mixe. El cemento que se usa es de tipo 5 tiene alto calor de hidratación, más el calor del agregado, más el calor del ambiente tiende a secar rápido. El agregado es piedra chancada tamaño máximo es media pulgada. 11. El concreto empuja el agua hacia la parte superior con una bomba se bombea del agua. 12. Se extrae la camisa. cuando se retira la camisa siempre queda un espacio anular alrededor que tiene que llenarse. Se retira la camisa suave no muy brusca porque el terreno puede colapsar y evitar que la armadura tenga recubrimiento , cuando se retira la camisa el concreto tiene que estar muy fluido para que en ese instante el concreto pueda cubrir ese espacio inmediatamente pasando atreves de la armadura y sostenido ala ves el terreno. Mientras se extraen camisas también se extraen tuberías. 13. Se tiene que descabezar la parte superior para tener un mejor comportamiento entre el pilote y las columnas. 14. El cabezal del pilote está a 1.20 metros respecto a la superficie, y se corta la parte del descabezado y se busca la parte 100 porciento limpia. El encabezado se puede hacer de diferentes maneras, con comba y cincel, gatos, diamantinas hay muchas formas de hacer 15. la unión entre la zapata y el pilote debe ser sana. CONSIDERACIONES MUY IMPORTANTES: No puede ser un concreto muy seco porque primero no baja, segundo porque puede romper la tubería y tercero porque puede dejar el pilote sin recubrimiento. Porque el acero se oxida se corroe y hay fisura. Por reglamento se debe tener camisas en mediadas de concreto entre 2.5 m por lo menos y el Tremie debe estar 2 metros dentro del concreto cuando vaciamos bajo agua o bajo lodo. Con esto se controla como se hace el vaciado del concreto. Facultad de Ingeniería Civil MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE LA ESCUELA ACADÉMICA Y PROFECIONAL DE ECONOMÍA DE LA FACULTAD ECONÓMICA Y ADMINISTRATIVA DE LA UNIVERSIDAD AGRARIA DE LA SELVA INTRODUCCIÓN: El proyecto consiste en forma general en la creación de seis módulos, está conformado de aulas, salas de computo, cafetines, áreas administrativas, aparte de esta hay tres teatrines, también contiene dos ascensores para los discapacitados. También tiene una cisterna que nos va a servir para abastecer los servicios de agua a la infraestructura. Programado para ejecutar en catorce meses ejecutado por contrato por la empresa SALMA. DESARROLLO: Al hacer los estudios geotécnicos (a cargo del ingeniero Erasmo) que genera una modificación al proyecto. La forma de modificación que se dio en el proyecto solo es en la parte de cimentaciones. El expediente original de acuerdo al calicateo determinaba que había una capa de arcilla en el nivel cero y que en 2m – 3m más abajo resultaba arcilla blanca y suelo de relleno, debajo de ella una capa de arena- limosa. Dos estratos diferentes una capa de arcilla impermeable y blanco, debajo de ella limos. En proyecto inicial, contenía que la cimentación que poseía era una cimentación superficial con zapata corrido de franja, para que ahí se puede construir una columna y debajo de la zapata se consideraba, una zapata de concreto ciclópeo de un metro. Y el cálculo de la capacidad portante se consideró arena con 4ɸ de 18° a 19° que verificado en SITU no era así porque en realidad no era una arena limosa. Se hiso una verificación de la capacidad portante, resultando que la capacidad que se había calculado de 1,8 kg/cm2 no resultando más de 0,13 kg/cm2, casi el 10% que se había considerado de lo de antes. Se propuso hacer un recalculo, reemplazando el suelo que existía, llamando relleno controlado, seleccionando, se reemplazó ese material, hasta llegar a la segunda capa de arena y también se tuvo en cuenta el agua el nivel freático había que acercarse al nivel de la rasante. Lo que se hizo fue reemplazarse el material antiguo y se ha hecho un reemplazo al nivel de la falsa zapata. Lo que se está construyendo es un solado con la cisterna que va para la zapata, luego se va a hacer un relleno de ½ metro con material de concreto, material de cantera. Ya que el reglamento exige que no halla partículas mayores a 3¨ también 30% o menos sean retenidos en la maya ¾. Se procedió a hacer el ensayo del Proctor para verificar la máxima densidad seca y la humedad óptima. Hay tres capas de diferentes centímetros cada uno, asiendo el cambio, se ha llegado a una capacidad portante 2,1 kg/cm2 (significa que la zapata se va a construir sobre el relleno que se está construyendo). Facultad de Ingeniería Civil La primera capa fue la más difícil por la situación de las filtraciones ya que para poder trabajar se necesita una cisterna. Lo que se hiso fue un sistema de drenaje en todo el contorno y se está bombeando hacia afuera de tal forma que no nos inunde el agua porque se ingresa el agua no se puede trabajar este sistema funciona las 24 horas, no fuera por eso no se podría trabajar de esa manera nos libramos de la filtración de abajo y así podemos trabajar. Una base con un espesor necesario sobre eso han compactado luego rocas, luego se pasó a llenar la primera capa tratando de controlar las filtraciones del área de trabajo. Se hizo un vaciado a los contornos de tal manera que al momento de haber vibración en el canal no se ve por el movimiento de tierra las maquinas, para evitar eso se hizo el vaciado. Con el mejoramiento de suelo, es un terreno estable (ya no es un barral), ya que antes las maquinarias no podían ingresar por la cantidad de filtraciones de forma lateral que había en el terreno. El proyecto mejorado tiene zapatas aisladas – conectadas, para evitar asentamientos diferenciales para que trabaje en conjunto en la parte estructural. Hay otro problema que existía en la construcción, por medio de esta edificación había un canal existente, la solución que se dio fue construir un canal de concreto para evacuar el agua y evitar que se infiltre en la obra. Pero teniendo el sistema de bombea las 24 horas se puede trabajar bien. Hubo la posibilidad de colocar geo-sintéticos. Pero se quedó en construir subdrenes conectadas con tubo para que puedo salir al exterior. Al lado externos se va a poner material impermeable ser como un filtro vamos a hallar la primera capa con material impermeable. Pero se piensa hacer un sistema adicional un sistema de bombeo Se coloca un concreto ciclópeo para reforzar los contornos permeables, ya que si no se hiciera eso no se pudiera compactada, es un imprevisto que se resuelve en el terreno y también se pone una membrana llamada un geo-Dren que funciona como si fuera una tubería enterrada. Facultad de Ingeniería Civil CUADRO COMPARATIVO Cimentaciones con Pilotes IN SITU Mejoramiento de Suelo con Movimiento de tierras Coeficiente de seguridad alto Coeficiente de seguridad aceptable Costo elevado Costo rentable Mayor tiempo de ejecución Tiempo de ejecución variado Uso de maquinaria, traídas del extranjero Uso de maquinarias del lugar Mano de obra especializada Mano de obra accesible Proceso constructivo complejo Proceso constructivo rentable Resistencia del concreto, 350 kg/cm3 Resistencia de concreto, 280 kg/cm3 Uso del sistema TREMIE y de camisas metálica, para evitar el nivel freático Uso de Canales laterales , con Bombeo, para evitar el nivel freático Facultad de Ingeniería Civil CONCLUSIONES 1. Existen diferentes tipos de cimentación para la diversidad de suelos que existen en el Perú. 2. El los suelos de Tingo María generalmente prevalecen suelos arcillosos, aunque algunos tienen componentes de grava. 3. En Tingo María y a la vez en la región de Huánuco se utilizan métodos de cimentación poco sofisticados. 4. En estas obras se observan dos métodos muy ingeniosos, a su vez cada uno cuenta con una serie de procesos, los cuáles los diferencias. 5. En la construcción del hospital Tingo María, se está utilizando la cimentación por pilotes excavados que consiste en la perforación de terreno mediante una máquina que tiene varios elementos, se va perforando hasta llegar a una profundidad de 48m. 6. En la Universidad Agraria de la Selva se está utilizando el método de mejoramiento de suelos que consiste en reemplazar el suelo arcilloso hasta 1m de profundidad para darle mejores características de cimentación. 7. Ambos métodos son eficientes, se diferencian debido al alcance de la obra o por cuestiones de seguridad. 8. Las obras para el rubro de salud como hospitales deben contar con mayor factor de seguridad, motivo por el cual se opta por una cimentación profunda de hasta 48m. 9. En el caso de la universidad Nacional Agraria de la Selva está optando por métodos ingeniosos que no requieran tanta inversión económica. Facultad de Ingeniería Civil RECOMENDACIONES 1. En toda obra, es necesario hacer los estudios de suelo, para identificar el tipo de suelo y qué procedimiento es el más adecuado para realizar las cimentaciones. 2. En un suelo como el de Tingo María, se buscan métodos especiales de cimentación para mitigar los impactos que se pueden generar debido a su suelo arcilloso. 3. El gobierno regional, las empresas privadas del campo de la construcción, las universidades y la población en general tienen que cooperar para mejorar la tecnología y la capacidad técnica en la construcción y así contar con mayor diversidad de metodologías de cimentación sofisticada. 4. Para la elección del tipo de cimentación a usar aparte de los estudios de suelo realizados, siempre se puede contar con las habilidades de los profesionales encargados para implementar procesos muy ingeniosos que aminoran los gatos. 5. Para optar por la cimentación profunda por excavación es necesario hacer un estudio minucioso del terreno y a la vez tener la seguridad de contar con maquinarias adecuadas para este tipo de cimentación. 6. Al utilizar el método de mejoramiento de suelos por medio del drenaje a nivel freático, la empresa ejecutora debe tomar las medidas necesarias porque este método acarrea costos no previstos en el expediente técnico. 7. Para determinar el tipo de cimentación a usar en una obra también es necesario identificar el tipo de obra según el manual de seguridad. 8. En las obras civiles para el rubro de salud se debe procurar que la obra final tenga mayor factor de seguridad en la cimentación para que cuando se den eventos extremos de la naturaleza, estas prevalezcan. 9. Cuando no existen los medios suficientes, o se encuentran adversidades en obra como en el caso de la UNAS, se pueden optar por métodos ingeniosos que no requieran tanta inversión económica. Facultad de Ingeniería Civil ANEXOS Llegada a la ciudad de Tingo María. Bienvenida a la obra “CONSTRUCCION DEL HOSPITAL DE TINGO MARÍA” Facultad de Ingeniería Civil Maquinaria usada para cimentación por excavación de 48m. Fierreros en obra. Facultad de Ingeniería Civil Maquinaria para excavación junto a sus operarios. Fin de la vista a la obra “CONSTRUCCION DEL HOSPITAL DE TINGO MARIA” Facultad de Ingeniería Civil Bienvenida a la obra “MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE LA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE ECONOMIA DE LA FACULTAD DE CIENCIAS ECONOMICAS Y ADMINISTRATIVAS DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVA” por parte del residente y una breve explicación del método de cimentación a cargo del ingeniero Erasmo Fernández. Facultad de Ingeniería Civil Obreros en el área de carpintería y fierrería. Construcción de la falsa zapata en el suelo mejorado. Facultad de Ingeniería Civil Explicación del ingeniero residente Construcción de zanjas para drenar el agua superficial que existe en la obra Facultad de Ingeniería Civil BIBLIOGRAFÍA http://www.terratest.com.pe/ http://www.terratest.cl/tecnologias/pilotes-pre-excavados/
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