CONSTRUCCIÓN DE TÚNEL

Túnel
Un túnel es una obra subterránea de carácter lineal cuyo objeto es la comunicación de dos puntos, para realizar el transporte de personas, materiales entre otras cosas. Normalmente es artificial.
Los túneles se construyen excavando en el terreno, manualmente o con máquinas. Los sistemas habituales de excavación subterránea son medios mecánicos, voladuras y manual:
Los medios mecánicos mediante minador puntual (rozadora), minador a sección completa o TBM (Tunnel Boring Machine) o con maquinaria convencional (martillo picador, excavadora...)
Perforación y voladura mediante explosivos.
Manual, método derivado de la minería clásica del carbón de las cuencas asturianas, en el que los operarios pican con martillo neumático la sección a excavar y otra partida de obreros desescombran manual o semi-manualmente.
En el caso de los túneles en roca, dada la variabilidad de los distintos factores que intervienen en la mecánica de rocas, es frecuente abordar su estudio mediante las llamadas clasificaciones geomecánicas, entre las que destaca la clasificación geomecánica RMR.

Puede servir para:
Tránsito de peatones o ciclistas, para vehículos a motor, para tráfico ferroviario, en particular, muchos sistemas de transporte metropolitano, están constituidos por redes de túneles ferroviarios;
Unir cuencas hidrográficas vecinas, para transportar agua (para consumo, para centrales hidroeléctricas o como cloacas), por medio de canales, o para atravesar elevaciones topográficas importantes;
Como comunicación de los niveles de extracción en la explotación de minas subterráneas.
Para extracción del material de la mina siguiendo una capa, filón o masa mineralizada.
Conducir otros servicios como cables de comunicaciones, tuberías, etc.
También son denominados como túneles, las madrigueras de algunos animales.

MECÁNICA DE SUELO

Mecánica de suelos
En ingeniería, la mecánica de suelos es la aplicación de las leyes de la física y las ciencias naturales a los problemas que involucran las cargas impuestas a la capa superficial de la corteza terrestre. Esta ciencia fue fundada por Karl von Terzaghi, a partir de 1925.
Todas las obras de ingeniería civil se apoyan sobre el suelo de una u otra forma, y muchas de ellas, además, utilizan la tierra como elemento de construcción para terraplenes, diques y rellenos en general; por lo que, en consecuencia, su estabilidad y comportamiento funcional y estético estarán determinados, entre otros factores, por el desempeño del material de asiento situado dentro de las profundidades de influencia de los esfuerzos que se generan, o por el del suelo utilizado para conformar los rellenos.
Si se sobrepasan los límites de la capacidad resistente del suelo o si, aún sin llegar a ellos, las deformaciones son considerables, se pueden producir esfuerzos secundarios en los miembros estructurales, quizás no tomados en consideración en el diseño, productores a su vez de deformaciones importantes, fisuras, grietas, alabeo o desplomos que pueden producir, en casos extremos, el colapso de la obra o su inutilización y abandono.
En consecuencia, las condiciones del suelo como elemento de sustentación y construcción y las del cimiento como dispositivo de transición entre aquel y la supraestructura, han de ser siempre observadas, aunque esto se haga en proyectos pequeños fundados sobre suelos normales a la vista de datos estadísticos y experiencias locales, y en proyectos de mediana a gran importancia o en suelos dudosos, infaliblemente, al través de una correcta investigación de mecánica de suelos.

Roca y suelo
Los términos roca y suelo, en las acepciones en que son utilizados por el ingeniero civil y a diferencia del concepto geológico que supone roca a todos los elementos constitutivos de la corteza terrestre, implican una clara diferencia entre dos tipos de materiales.
La roca es considerada como un agregado natural de partículas minerales unidas mediante grandes fuerzas cohesivas. Y se llama roca a todo material que suponga una alta resistencia, y suelo, contrariamente, a todo elemento natural compuesto de corpúsculos minerales separables por medios mecánicos de poca intensidad, como son la agitación en agua y la presión de los dedos de la mano.
Para distinguir un suelo de una roca se puede hacer uso de un vaso de precipitado con agua en el que se introduce la muestra a clasificar y se agita. La desintegración del material al cabo del tiempo conduce al calificativo de suelo, considerándose roca en el caso de efectos contrarios. Por medio de la compresión se puede establecer una frontera numérica; si el material rompe a menos de 14 kg/cm² se toma como suelo, significándose que tal límite es arbitrario y que, en ocasiones, muestras que superan en el laboratorio el supradicho esfuerzo son manejadas con los criterios de suelo.
Con el paso del tiempo y debido a fenómenos de meteorización, la roca va perdiendo progresivamente su resistencia mecánica y se transforma en suelo.

CIMENTACIÓN

Cimentación
Se denomina cimentación a la parte de la estructura cuya misión es transmitir las cargas de la edificación al suelo. Debido a que la resistencia del suelo es, generalmente, menor que los pilares o muros que soportará, el área de contacto entre el suelo y la cimentación será proporcionalmente más grande que los elementos soportados (excepto en suelos rocosos muy coherentes).
Tipos de cimentación

Superficiales
Ábaco que transmite el esfuerzo a una cimentación superficial de una pila de puente. La cimentación está enterrada y no es visible en la figura.
Son aquellas que apoyan en las capas superficiales o poco profundas del suelo, por tener éste suficiente capacidad portante o por tratarse de construcciones de importancia secundaria y relativamente livianas.
En estructuras importantes, tales como puentes, las cimentaciones, incluso las superficiales, se apoyan a suficiente profundidad como para garantizar que no se producirán deterioros. Las cimentaciones superficiales se clasifican en:
Apoyo en puntos aislados: zapatas.
Apoyo de tipo continuo: zapas de muros, zapatas corridas y losas de cimentación, también denominadas plateas de fundación.
Semiprofundas
Excavando uno de los pozos de cimentación para un puente. El tubo de hormigón (concreto) se va hundiendo a medida que se excava. En este caso se llegó a 24 m de profundidad.
Pozos de cimentación o caissons: Son en realidad soluciones intermedias entre las superficiales y las profundas, por lo que en ocasiones se catalogan como semiprofundas. Algunas veces estos deben hacerse bajo agua, cuando no puede desviarse el río, en ese caso se trabaja en cámaras presurizadas.
Arcos de ladrillo sobre machones de hormigón o mampostería.
Muros de contención bajo rasante: no es necesario anclar el muro al terreno.

PROFUNDAS
Pilotes: Son elementos de cimentación esbeltos que se hincan (pilotes de desplazamiento prefabricados) o construyen en una cavidad previamente abierta en el terreno (pilotes de extracción ejecutados in situ). Antiguamente eran de madera, hasta que en los años 1940 comenzó a emplearse el hormigón.
Micropilotes, son una variante del sistema anterior, que frecuentemente constituyen una cimentación semiprofunda.
Pantallas: es necesario anclar el muro al terreno.
pantallas hipostáticas: con una línea de anclajes
pantallas hiperestáticas: dos o más líneas de anclajes.

INGENIERÍA GEOTÉCNICA

LA INGENIERIA GEOTÉCNICA

La ingeniería geotécnica es la rama de la ingeniería civil que se encarga del estudio de las propiedades mecánicas, hidráulicas e ingenierías de los materiales provenientes de la Tierra. Los ingenieros geotécnicos investigan el suelo y las rocas por debajo de la superficie para determinar sus propiedades y diseñar las cimentaciones para estructuras tales como edificios, puentes, centrales hidroeléctricas, etc.
Es por esto que los ingenieros geotécnicos, además de entender cabalmente los principios de la mecánica y de la hidráulica, necesitan un adecuado dominio de los conceptos básicos de la geología. Es de especial importancia conocer las condiciones bajo las cuales determinados materiales fueron creados o depositados, y los posteriores procesos estructurales o día genéticos (procesos metamórficos, de sustitución, cristalización, etc.) que han sufrido.
Diseños para estructuras construidas por encima de la superficie incluyen cimentaciones superficiales (zapatas), cimentaciones profundas (pilotes y muros de contención). Presas y diques son estructuras que pueden ser construidas de suelo o roca y que para su estabilidad y estanqueidad dependen en gran medida de los materiales sobre los que están asentados o de los cuales se encuentran rodeados. Finalmente los túneles son estructuras construidas a través del suelo o roca y que dependen en gran medida de las características de los materiales a través de los cuales son construidos para definir el sistema de construcción, la duración de la obra y los costos.
Los ingenieros geotécnicos también investigan el riesgo para los seres humanos, las propiedades y el ambiente de fenómenos naturales o propiciados por la actividad humana tales como deslizamientos de terreno, hundimientos de tierra, flujos de lodo y caída de rocas.
Antiguamente a la geotecnia se la identificaba como la mecánica de suelos, pero el término se amplió para incluir temas como la ingeniería sísmica, la elaboración de materiales geotécnicos, mejoramiento de las características del suelo, interacción suelo-estructura y otros. Sin embargo, la geotecnia es una de las ramas más jóvenes de la ingeniería civil y, por lo tanto, sigue evolucionando activamente.
Se considera a Karl Terzaghi como el padre de la ingeniería geotécnica y la mecánica de suelos.

TECNOLOGIA DE HORMIGONES MARITIMOS

TECNOLOGÍA DE LOS HORMIGONES MARÍTIMOS. Para obtener hormigones de la calidad que uno desea, es necesario establecer, mediante el uso de dosificaciones adecuadas, la combinación adecuada de los agregados. En este capítulo se establece como objetivo general el presentar los cuidados que se deben tener en el diseño de las dosificaciones para obtener un hormigón sumergido de calidad.DISEÑO DE HORMIGONES. El diseño de hormigones comprende la correcta determinación cuantitativa de los componentes del mismo. Para ello es que se debe tener especial cuidado en las características deseadas en el producto final, ya que la dosificación, siendo como una receta, si se varía la cantidad de alguno de los agregados se obtiene quizás un producto que perjudique, en forma no pensada, la estructura a hormigonar.CALIDAD DE LOS MATERIALES. La calidad de los materiales es proporcional a la calidad que se espera de la mezcla de hormigón en la cual se utilizaran. Por ello es que a continuación se muestran los cuidados que se debe tener a elegir y cuantificar cada elemento que constituirá la mezcla.AGREGADOS PÉTREOS. Constituyen la porción mayor de la dosificación y no ha de contener materias orgánicas, substancias solubles, películas adheridas, ni elementos blandos, deleznables o susceptibles de descomposición. Ha de ser químicamente inerte respecto del cemento y mecánicamente tenaz y adhesivo con la pasta de cemento. Estará constituido por trozos duros, no absorbentes ni permeables, estables e indivisibles. Su granulometría será aquella que dé el mínimo de huecos, o sea, la máxima compacidad. En cuanto a su forma, el ideal para los agregados redondeados es la esférica y para los agregados angulosos, es la cúbica. Los que tienen formas laminadas, aplanadas y largas, cilíndricas o formas torcidas, dan mezclas poco trabajables y con tendencia a causar sedimentación o exudación. Fundamentalmente, los agregados deberán estar limpios y libres de suciedad o depósitos de sal, por que lo es deseable, en caso de duda el lavado de los áridos.Agua de amasado. Generalmente, deberá tener la calidad de ser potable y estar libre de turbidez excesiva y materiales orgánicos. Para una mayor durabilidad, y particularmente en exposiciones en climas semi-tropicales, se deberá imponer estrictas limitaciones con respecto al porcentaje aceptable de cloruro de magnesio (1%). Con respecto al uso del agua de mar, algunos autores lo aceptan, pero con severas limitaciones y recomiendan un alto contenido de cemento con el fin de incrementar la alcalinidad e inhibir la corrosión. Toda esta propensión a la corrosión de las armaduras, limita el uso del agua marina en el hormigón armado y prohíbe su uso en el hormigón pretensado. Shalón y Raphael, dicen además, que cuando la estructura esté permanentemente sumergida, la corrosión podría no ocurrir, siempre que exista un alto pH y un contenido de sal uniforme.AIRE INCORPORADO. Es esencial para un hormigón marítimo, ya que permite lograr mayor plasticidad, por la distribución uniforme del aire en la mezcla, estos esferoides de aire, obran a la vez como un árido fino y como un sistema de “rodamiento de bolas” que facilitan la movilidad y acomodamiento del agregado grueso. Los beneficios que se pueden obtener con el uso del aire incorporado, son: a.- Disminución del contenido de arena en un volumen absoluto igual al del aire incorporado. b.- Disminución del agua de amasado, sin pérdida de asentamiento. c.- Mejoría de la trabajabilidad y disminución de la razón agua cemento. d.- Los glóbulos, se constituyen en una defensa contra la segregación y exudación, lo que facilita el transporte, vaciado y da un mejor acabado superficial. Su porcentaje varía de un 4 a 6 %. Actúan también como válvulas de absorción de presiones internas y como freno a la penetración salina.

LOSAS POSTENSADAS

LOSAS POSTENSADAS

El sistema consiste en crear dentro de la estructura un esfuerzo interno que actué en sentido opuesto a los producidos por los diferentes cargas aplicadas, lo que disminuye la carga actuante y de diseño. El presfuerzo proporciona mayor capacidad y resistencia a las estructuras, comprime la sección transversal de concreto, reduciendo la cantidad de acero de refuerzo necesario.

LAS GRANDES VENTAJAS DE LAS LOSAS POSTENSADAS SON:

1.- posibilidad de contruir losas planas, sin trabes peraltadas.

2.- reduccion del espesor total de las losas.

3.- aumento de la distancia entre apoyos.

4.- disminucion del peso total de la estructura.

5.- limitacion de flechas y fisuración de las losas.

6.- mayor vida útil sin necesidad de matenimiento.

7.- protección del acero contra la oxidación.

Las losas uni y bi-direccionales postensadas son una técnica que permite en edificación proyectar estructuras con luces mayores y cantos reducidos con ritmos de construcción muy elevados. Nuestra experiencia con este sistema ha permitido construir edificios con más de 1000m2 de planta con ritmos de encofrado, armado y desapuntalamiento de sólo 1 semana. Hemos proyectado forjados simplemente apoyados para oficinas con luces de hasta 22 m con sólo 40cm de canto (L/55) y voladizos de más de 10m con canto variable entre 25 (punta del volado) hasta 50cm (empotramiento) con relación luz/canto de sólo L/20, tal como calculé para los forjados de servicios de la torre AGBAR mostrados en la foto inferior izquierda.La Torre Cube, mostrada en la fotografía adjunta, tiene forjados de luz media de 16m con canto total de sólo 40cm y sólo 2 cables de postensado por m2 con una cuantía de 2,2kg/m2 y de acero corrugado de sólo 10kg/m2.Un aspecto que ha limitado en España y particularmente en Cataluña el empleo masivo de esta técnica (muy común en otros países como Estados Unidos) es su desconocimiento e incluso no enseñanza en los centros universitarios. El perfil generalista adoptado en España para los profesionales obliga, necesariamente, a seleccionar programas de estudio y asignaturas, prevaleciendo por límite de espacio las técnicas establecidas (losas macizas, losas reticulares y forjados uni-direccionales). En otros países donde el perfil profesional apuesta claramente por la alta especialización, como por ejemplo Estados Unidos y América en general, está técnica forma parte de la curricula de muchas universidades. En todo caso la técnica de los forjados postensados está disponible en la edificación desde la década de 1960 con procedimientos similares a la actualidad. Reconociendo los argumentos antes planteados se ha desarrollado conjuntamente con la empresa MK4 las tablas siguientes que buscan facilitar su incorporación a los proyectos arquitectónicos. Así esta tabla permite obtener el canto y las armaduras activas y pasivas para diferentes niveles de carga y para forjados uni-direccionales y bi-direccionales.

SISTEMA CONSTRUCTIVOS DE PUENTES EN DOBLE VOLADO

PUENTES EN DOBLE VOLADO

Cada voladizo esta formado por dovelas, prefabricadas o coladas en sitio, las cuales son colocadas en voladizo con respecto a la anterior, y solidarizadas a la precendente mediante presfuerzo. despues del postensado este voladizo se vuelve autoportante y sirve de apoyo par construir las dovelas subsecuentes.

LAS VENTAJAS DEL SISTEMA SON LAS SIGUIENTES.

1.-eliminacion de obra falsa.

2.-posibilidad de dejar libre para circulacion el claro a cruzar.

3.-reduccion y mejor aprovechamiento de moldes de cimbrado.

4.-aumento del rendimiento de mano de obra (ciclos repetitivos).

5.-posibilidad de trabajar simultaneamente en varias pilas.

6.-rapidez en el avance de obra.