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• jean romuacca

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Top down

1

SISTEMA DE CONSTRUCCIÓN SIMULTÁNEA ASCENDENTE- DESCENDENTE 1

INTRODUCCIÓN

2

TÉCNICA CONSTRUCTIVA.

3

CONDICIONES GEOTÉCNICAS

4

SISTEMAS DE CONTENCIÓN DE TIERRAS CON PANTALLA DISCONTINUA

5

4.1

PANTALLA DE PILOTES

4.2

PANTALLA DE PILOTES TRABAJANDO POR VUELCO

4.3

PANTALLA DE PILOTES ANCLADA ISOSTÁTICAMENTE O HIPERESTÁTICAMENTE

4.4

PANTALLA ANCLADA HIPERESTÁTICAMENTE DE PILOTES TANGENTES

4.5

PANTALLAS DE PILOTES TANGENTES

4.6

PANTALLA HIPERESTÁTICA Y AUTOESTABLE DE PILOTES TANGENTES.

MATERIALES 5.1

CIMENTACIÓN.-

5.2

SÓTANOS

5.3

PISOS SOBRE BANQUETA

5.4

ANCLAJES

5.5

INYECCIÓN

5.6

TABLAESTACAS Y ENTIBADOS

6

MAQUINARIA:

7

COMPARACION DE COSTOS Y TIEMPO

8

APLICACIONES EN LA CONSTRUCCION

9

CONCLUSIONES

SISTEMA DE CONSTRUCCIÓN SIMULTÁNEA ASCENDENTE- DESCENDENTE 1

Introducción El importante aumento de la construcción ha producido en los últimos años un crecimiento físico en altura, manteniendo a la ciudad en un constante proceso de renovación. En esta actividad, el tiempo es un factor primordial, se busca entregar un servicio rápido y de calidad para satisfacer al cliente, y con costos que permitan generar utilidades suficientes a las empresas y accionistas. Los costos asociados a la construcción, no sólo están relacionados con los materiales, mano de obra, permisos, entre otros, sino también, en gran parte, con los tiempos de construcción, ya que al disminuir los plazos, se adelanta el inicio de la recuperación de la inversión y se disminuyen los gastos financieros y generales principalmente. El escaso tiempo con el que cuentan las empresas constructoras para tomar decisiones relacionadas con cada proyecto, hace que éstas no sean necesariamente las óptimas, y las que minimicen de mejor manera los tiempos y costos. Hoy en día, los avances tecnológicos en el área de la construcción han permitido una reducción importante en los tiempos, además de una mejora en la calidad de la construcción. Adquirir esta tecnología implica una inversión importante para las empresas, además de realizar capacitaciones del personal para su utilización, lo que hace que éstas no siempre estén dispuestas en adquirirlas. La técnica Top Down o construcción simultanea Ascendente – Descendente consiste en la construcción de forma simultánea de la subestructura y la superestructura, es decir, se construye en la parte superior e inferior del nivel del suelo al mismo tiempo. En Europa este método se utiliza hace años en estructuras que poseen grandes subterráneos. El sistema Top-Down permite reducir de forma considerable los plazos de construcción, ya que logra independizar la construcción de la estructura subterránea “descender” y la superficial “ascender”. La forma tradicional de construcción sigue la secuencia de excavar, entibar, construir fundaciones, construir los subterráneos, y después los pisos superiores. La secuencia de este método empieza por la construcción de pilotes, pilares, luego la losa de nivel basal y después, en forma simultánea avanza la obra hacia arriba y hacia abajo. La primera diferencia con el método tradicional es que se empieza a construir primero hacia arriba y después hacia abajo. La segunda, es que las fundaciones tradicionales se reemplazan por pilotes perforados que pasan a ser los pilares de los subterráneos, y además son las fundaciones de todo el edificio. Los pilotes pasan a formar parte de la estructura definitiva del edificio como muros perimetrales y columnas centrales.

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Técnica constructiva. Primero se construyen un sostenimiento perimetrales y centrales, posteriormente se vacía concreto de la losa y vigas de cielo directamente sobre el nivel del terreno. Luego de esto comienza la construcción simultánea e independiente de la parte superior e inferior de la estructura. Se repite el proceso ya descrito para cada subterráneo, excavando y vaciando concreto contra terreno y completando la estructura bajo la superficie de manera descendente. Los pilares son hormigonados en terreno, se excava y se coloca una camisa metálica para evitar el desmoronamiento de la excavación. Una vez que se llega al nivel requerido, se coloca la armadura y se empieza a vaciar concreto, proceso durante el cual se extraen paulatinamente las camisas. Luego, contra el terreno se vacía concreto de la primera losa, y se parte con la construcción hacia arriba.

El siguiente esquema muestra la secuencia que sigue este método:

1- Preparación de la plataforma de trabajo. 2- Ejecución de los pilotes perimetrales. 3- Ejecución de los pilotes centrales de hormigón armado. 4- Excavación subterráneo 1. 5- Construcción subterráneo 1. 6- Excavación subterráneo 2,3 y comienzo de la estructura del primer nivel. 7- Construcción subterráneo 2,3 y continua en forma ascendente la construcción de las plantas superficiales. 8- Se repite la secuencia según la cantidad de subterráneos del edificio. 3

Condiciones Geotécnicas Primero se construyen un sostenimiento perimetrales y centrales, posteriormente se vacía concreto de la losa y vigas de cielo directamente sobre el nivel del terreno. Luego de esto comienza la construcción simultánea e independiente de la parte superior e inferior de la estructura. Se repite el proceso ya descrito para cada subterráneo, excavando y vaciando concreto contra terreno y completando la estructura bajo la superficie de manera descendente.

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SISTEMAS DE CONTENCIÓN DE TIERRAS CON PANTALLA DISCONTINUA

Se basa en una disposición de pilotes. Se utiliza para terrenos con cierta coherencia ya que se genera un arco de descarga entre pilote y pilote. El pilote sería elemento de contención, no de cimentación. Se deberá colocar anclajes cada dos pilotes, y rellenar los huecos entre éstos y colocar una impermeabilización para evitar la entrada de humedad.

4.1

PANTALLA DE PILOTES

Muro pantalla de pilotes secante para parking de dos plantas con un nivel freático de -2 metros. Mediante la utilización de los pilotes conseguimos reducir el nivel freático a la cota -7 metros.

4.2

PANTALLA DE PILOTES TRABAJANDO POR VUELCO

Este sistema se está utilizando muchísimo para la construcción de parking dada la falta de aparcamiento en suelo urbano y su gran demanda. Con esta pantalla se pueden hacer diferentes plantas de sótano sirviendo además como cimentaciones para la estructura

4.3

PANTALLA DE PILOTES ANCLADA ISOSTÁTICAMENTE O HIPERESTÁTICAMENTE

Este sistema tiene la misma finalidad que el anterior. Su diferencia consiste en una disminución del empotramiento del pilote y el anclado de éstos al terreno por medio de tirantes o micropilotes. El anclado puede ser en varios niveles.

4.4

PANTALLA ANCLADA HIPERESTÁTICAMENTE DE PILOTES TANGENTES

Una gran obra de ingeniería realizada en Cazorla, Jaen. En esta obra la ejecución consistió en una pantalla de pilotes para contención de un talud con desnivel de 26 metros. La pantalla tiene tres niveles de anclajes, siendo el primer nivel de anclajes permanentes ya que quedará de por vida visto.

4.5

PANTALLAS DE PILOTES TANGENTES

BAILÉN,JAEN. Esta obra consistió en crear un recinto estancó profundizando los pilotes hasta 14 metros, donde se encontraba una capa impermeable de margas. Con esta pantalla de pilotes de 500 mm de diámetro

conseguimos soportar el empuje del terreno (de las calles colindantes) y la sobrecarga de las casas medianeras con escasa cimentación. El total de obra fueron 254 pilotes para una excavación de siete metros (2 plantas de sotano).

4.6

PANTALLA HIPERESTÁTICA Y AUTOESTABLE DE PILOTES TANGENTES.

ALBUNOL.GRANADA.

La ejecución de esta obra fue una autentica obra de ingeniería de las más relevantes que se han ejecutado en Andalucía en los últimos años. El solar en cuestión tenía un talud de 22 metros de desnivel entre las dos calles que rodean la zona. Por una fuga de agua en una tubería de saneamiento municipal se desprendió parte de este talud, quedando las viviendas superiores descolgadas y con un desnivel de 22 metros. Se desalojaron estas viviendas y se empezó un plan de urgencia en el que se trabajó a dos turnos de 10 horas. Lo primero que se realizo fue un relleno con tierras procedentes de la rambla del rio cercano y posteriormente se ejecuto una plataforma de trabajo de 4 metros de ancho para poder realizar la primera pantalla anclada hiperestaticamente. Cuando se redujo el riesgo de las viviendas superiores, comenzó la ejecución de la segunda pantalla de pilotes, la cual se diseño para un parking de dos plantas que llevaba el edificio en proyecto. El total de la obra consistión en 240 pilotes de 650 mm de diámetro y tres niveles de anclaje por micropilotes (por el tipo de terreno). La unión del último nivel de anclajes y la cabeza de la segunda pantalla fue por losa de arriostramiento. Resumimos las fases de trabajo en el siguiente esquema y fotografías:

1. Pantalla anclada hiperestáticamente con 3 líneas de anclaje.

3. Finalización de la obra

1ª y 2ª pantalla unida por losa

5

MATERIALES Generalmente el sistema Top – Down está ligado a la utilización de estructura metálica como solución estructural, ya que los sótanos se montan como un mecano, en donde cada elemento estructural viene tatuado desde su concepción al elaborarse los planos de taller con una marca que nos señala la ubicación específica de cada pieza, indicándose con que otras piezas se conecta y la secuencia misma del montaje. Asimismo, el sistema de piso también lleva un despiece y secuencia de montaje al utilizarse losacero que sustituye la opción de utilizar cimbras de madera o metálicas para el colado de las losas en los sótanos. Los materiales constructivos de manera general fueron los siguientes:

5.1

Cimentación.Pilas de concreto reforzado con f´c= 300 kg/cm2 Dados de concreto reforzado con f´c= 300 kg/cm2 Contratrabes de concreto reforzado con f´c= 300 kg/cm2 Losa maciza de fondo de concreto reforzado con f´c= 300 kg/cm2.

5.2

Sótanos Columnas hibridas conformadas con cuatro placas de 1” de acero estructural grado 50 (cuadradas), con núcleo relleno de concreto con f´c= 300 kg/cm2, y forradas perimetralmente con concreto reforzado con f´c= 700 kg/cm2 de sección circular y cuadrada. Trabes primarias de acero estructural IR grado 50 con perfiles comerciales y conformadas con tres placas. Vigas secundarias de acero estructural IR grado 50 con perfiles comerciales. Sistema de piso compuesto por losacero sección 4, calibre 22 con conectores de cortante tipo pernos Nelson de 4 3/16” x 3/4” losa armada de concreto reforzado f´c= 300 kg/cm2, Muro Milán perimetral de concreto reforzado f´c= 300 kg/cm2.

5.3

Pisos sobre banqueta Columnas de concreto reforzado con f´c= 700 kg/cm2. Trabes de concreto reforzado con f´c= 350 kg/cm2. Sistema de piso de losa nervada aligerada de concreto reforzado con f´c= 350 kg/cm2.

5.4

ANCLAJES Los anclajes o tirantes son similares a los micropilotes siendo su principal diferencia en que en la perforación se introducen diversos cables, consecutivamente se inyecta lechada o mortero a baja presión y finalmente se tensan estos cables hasta obtener el tonelaje de diseño. En esencia los anclajes son elementos que trabajan a tracción, con los que se trata de mejorar las condiciones de equilibrio de una estructura o un talud, asociando al conjunto el peso del terreno que los rodea. Se Ejecutan perforaciones subhorizaontales o con inclinaciones entre 30 y 45º. Normalmente están constituidos por unas armaduras metálicas que se alojan en perforaciones practicadas en el terreno, en cuyo fondo se sujetan o anclan al mismo por medio de inyecciones o dispositivos mecánicos expansivos, fijándose luego al extremo exterior a la estructura cuya estabilidad se pretende mejorar, o a placas que apoyan directamente sobre la superficie del terreno.

En un anclaje se distinguen tres partes fundamentales: 1 .- Zona de anclaje / 2 .- Zona libre / 3 .- Cabeza y placa de apoyo

5.5

INYECCIÓN Hay varios tipos de inyección tanto para los micropilotes como para los anclajes:



Inyección Única (IGU). Bajo presiones menores a 0,5 Mpa, el micropilote se inyecta en una única fase. El material se inyecta a través de un tubo, desde la punta de la perforación y vuelve exteriormente al tubo, hacia la cabeza del pilote, rellenando toda la superficie lateral que envuelve la armadura, instalado después de realizar la perforación.



Inyección repetitiva (IR) consiste en una inyeción de hasta dos veces a través de tubos o circuitos con válvulas antiretorno.



Inyección repetitiva selectiva (IRS), inyectada varias veces a través de válvulas o manguitos distribuidos por el fuste de la armadura (tubular). Se puede así tratar diferentes zonas del terreno atravesado, comprimir el suelo y aumentar la resistencia por fuste. Puede repetirse una vez (presiones de 0,5 a 1,0 Mpa) o varias veces (presiones de 1,0 a 2,0 Mpa), siempre que se laven con agua las válvulas.

5.6

TABLAESTACAS Y ENTIBADOS

En los proyectos geotécnicos se ha vuelto común la implementación de nuevos métodos de estabilización, cuyas ventajas suelen incluir una mayor facilidad de instalación y la optimización general del sistema, dada las características específicas del proyecto. Los sistemas de Tablestacado y Muro-Pantalla se encuentran dentro de este grupo y, aunque pueden mostrar ventajas considerables sobre sistemas de estabilización más comunes, su implementación debe ser estudiada debido a que algunos factores pueden reducir drásticamente su utilidad (Ej: costos, propiedades del suelo y terreno, etc).

El sistema de Tablestacas (inventado y patentado en E.U. en 1890) consta de una serie de elementos, generalmente metálicos, unidos entre sí, y que son hincados ya sea mediante vibración o impacto. Este tipo de estructura es frecuentemente utilizada en suelos que no permiten una instalación fácil de largueros, tales como arcillas blandas, limos saturados, o suelos areno-arcillosos o areno-limosos sueltos, que son potencialmente inestables al ser Expuestos durante la excavación. Dentro de las principales características de este sistema se encuentran: 

El sistema es flexible 

No requiere de fundación

 Puede ser utilizado para trabajos permanentes o temporales, y ser aplicado en conjunto con otros sistemas, tales como los anclajes

Las tablescatas con sistema de machi-hembrado son bastante efectivas para impedir y cortar los flujos de agua concentrados en capas permeables, evitando problemas de erosionabilidad interna. De igual forma pueden ser utilizados para solucionar problemas de erosión superficial especialmente en corrientes de agua.

El sistema de Muro-Pantalla consta de un muro continuo en concreto reforzado construido en el suelo. El muro puede estar constituido de concreto prefabricado, fundido en sitio o simplemente por pilas contiguas de concreto. El tipo más común es el conocido como "tremie concrete", donde el Muro Pantalla es construido al verter concreto en una zanja excavada y estabilizada con bentonita. El concreto, al ser vertido en la zanja, desplaza la bentonita, que puede ser recolectada y reutilizada, y llena la totalidad de la excavación formando un muro. La parrilla de refuerzo puede ubicarse dentro de la zanja antes de verterse el concreto.

La correcta instalación de los entibados adquiere gran importancia debido al elevado número de accidentes que ocurren durante la ejecución de excavaciones. Según la OSHA (Occupational Safety and Health Administration), en las excavaciones ocurren una mayor cantidad de muertes que en cualquier otra obra de Ingeniería Civil. Según cifras, en EU. cerca de 400 trabajadores mueren en accidentes relacionados a excavaciones de zanjas cada año y cerca de 6400 son heridos de seriedad. De esta forma se observa la importancia que tiene el diseño y buen manejo de este tipo de obras y el nivel de conocimientos que debe poseer el encargado en una obra de estas características.

En el caso de utilizar pilotes, el procedimiento es el mismo y la diferencia radica en que una vez retirado el material del área de los pilotes se colocan tablas acuñadas entre ellos para luego ubicar los largueros y puntales.

Muro Pantalla apuntalada con cerchas metálicas:

Excavación Apuntalada con Madera: En el caso de los muros pantalla y como explicamos anteriormente el procedimiento a seguir consiste en la excavación y lleno con bentonita, donde luego se va vaciando el concreto (TREMIE) por medio de un tubo en la parte inferior de la excavación. Cuando el concreto comienza a entrar, la bentonita comienza a salir y puede ser captada nuevamente o reutilizada en una excavación siguiente.

6

Maquinaria:

La situación de trabajar en un predio con dimensiones relativamente estrechas nos condiciono a la coordinación y utilización de maquinaria compartida entre las diferentes especialidades y subcontratistas, es así como la grúa con la que a cielo abierto se introdujeron los armados del muro milán también se utilizó para la introducción y montaje de las columnas metálicas; en la etapa de la excavación por las ventanas dejadas en la losa del piso de la planta baja (nivel 0+000) se introdujeron mini retroexcavadoras con dimensiones de altura que no fuera mayor al entrepiso de los sótanos pues tenían que circular y excavar con esa restricción de altura, aquí también se

coordinó el uso de esos equipos para los montajes bajo losa de la estructura metálica que conformaba los siguientes sótanos de arriba hacia abajo. La maquinaria utilizada por elemento constructivo de manera general fue la siguiente: Muro Milán.- Máquina perforadora sobre orugas con mecanismo de almeja guiada. Sistema de fabricación de lodo bentonítico, Grúa sobre orugas con pluma de armadura metálica. Camiones con olla de concreto. Bomba de concreto. Pilas.- Máquina perforadora sobre orugas con broca helicoidal. Sistema de fabricación de lodo bentonítico, Grúa sobre orugas con pluma de armadura metálica. Camiones con olla de concreto. Bomba de concreto. Columnas y Trabes Metálicas.- Pantógrafo para corte de acero estructural. Máquinas de soldar semiautomáticas de microalambre. Montacargas. Trailer con plataforma. Grúa sobre orugas con pluma de armadura metálica. Grúa torre. Sistema de Piso en Sótanos.- Máquina perneadora. Planta generadora eléctrica diesel. . Camiones con olla de concreto. Bomba de concreto. Excavación.- Retroexcavadora pequeñas). Camiones volteo.

con

brazo

extendido.

Mini excavadoras (retroexcavadoras

Dados de Cimentación.- Compresor de aire comprimido con martillos para demolición de concreto. Camiones con olla de concreto. Bomba de concreto. Muros de Concreto.- Compresor de aire comprimido con martillos para demolición de concreto. Camiones con olla de concreto. Bomba de concreto. 7

Comparación de Costos y Tiempo:

REDUCCIÓN DEL PLAZO DE EJECUCIÓN Mientras que con el proceso constructivo tradicional, la construcción de una edificación comienza con el movimiento de tierras, excavación masiva y eliminación de material excedente, al mismo tiempo que se lleva a cabo la estabilización de los taludes mediante muros pantalla, soil nailing, etc., para luego comenzar con la construcción de la subestructura desde el fondo hasta el final de la superestructura (Bottom Up). Utilizando este método constructivo, podemos construir una edificación literalmente en dos direcciones, de arriba abajo (Top – Down), en el caso de los sótanos y de abajo a arriba (Bottom – Up) en el caso de la construcción sobre la rasante (superestructura). Es importante tener en cuenta que esto significa tener dos frentes de trabajo, lo que aumentaría la cantidad de personal obrero, y servicios provisionales necesarios para ambos frentes. Los siguientes esquemas de planeamiento muestran la diferencia de plazo que existe entre el método tradicional y el “Top – Down”: