PROYECTO FIN DE CARRERA - COnnecting REpositories · 2018-02-11 · Muros Milán, los troqueles,...

ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS DE MINAS

PROYECTO FIN DE CARRERA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA DE MATERIALES

DISEÑO DE LA CIMENTACIÓN DE TORRE REFORMA,

MÉXICO D.F.

LUIS EMILIO SUÁREZ ALMAZÁN MARZO DE 2012

TITULACIÓN: INGENIERO DE MINAS PLAN: 1996

Autorizo la presentación del proyecto:


MÉXICO D.F.

Realizado por

Luis Emilio Suárez Almazán

Dirigido por

Covadonga Alarcón Reyero

Firmado: Prof. Covadonga Alarcón Reyero

Fecha: 14 de marzo de 2012

AGRADECIMIENTOS

Quiero agradecer antes que nada a mi familia y a mis seres queridos por

el apoyo que me han brindado durante toda la carrera.

También expreso mi agradecimiento a Benjamín Romano, arquitecto de

Torre Reforma. A Juan Paulín y a mis compañeros del Departamento de

Ingeniería de Cimesa.

Por último agradecer a Covadonga Alarcón, directora de este proyecto.

I

ÍNDICE GENERAL Resumen ………………………………………………………………………….… VII

Abstract ………………………………………………………………………….… VII

DOCUMENTO 1: MEMORIA 1 Objetivos y Alcance ………………………….…………………….…………… 2

2 Antecedentes ………………………………………………..……………………. 3

2.1 Mecánica de Suelos y Cimentaciones Profundas en la Ciudad de México ……...... 3

2.2 Localización …………………………………………………………………….. 5

2.3 Condiciones Geotécnicas del Sitio …………………………………………….. 5

2.4 Descripción de la Subestructura …………………………………………….. 13

3 Diseño de los Muros Milán …………………………………………………….. 17

3.1 Introducción Teórica …………………………………………………….. 17

3.2 Cálculo de los Muros Milán …………………………………………………….. 21

4 Diseño de los Troqueles ………………………………………………..…… 29

4.1 Ubicación de los Troqueles …………………………………………………….. 29

4.2 Cálculo de los Troqueles …………………………………………………….. 30

5 Diseño de las Vigas Madrinas …………………………………………………….. 34

5.1 Características de las Vigas Madrinas …………………………………….. 34

5.2 Resistencia a Flexión ……....…………………………………………….. 34

5.3 Esfuerzos a Flexión Solicitados ……....…………………………………….. 36

6 Diseño de la Losa de Planta Baja …………………………………………………41

7 Dado de la Torre Grúa …………………………………………………….. 44

7.1 Reacciones de la Torre Grúa …………………………………………….. 44

7.2 Localización del Dado de la Torre Grúa …………………………………….. 45

7.3 Estructura Base …………………………………………………………….. 45

7.4 Diseño de los Armados para la Torre Grúa …………………………………….. 47

8 Bibliografía ……………………………………………………………………. 55

II

DOCUMENTO 2: ESTUDIO ECONÓMICO 1 Introducción …………………………………………………………………….. 59

2 Desglose de Costos …………………………………………………………….. 60

DOCUMENTO 3: PLIEGO DE CONDICIONES

1 Objeto …………………………………………………………………………….. 63

2 Proceso Constructivo …………………………………………………………….. 63

2.1 Etapas del Proceso Constructivo Top-Down …………………………...… 65

2.2 Construcción del Muro Milán Perimetral …………………………...… 75

2.3 Construcción de Muros de Cimentaciones Interiores ………….………….. 76

2.4 Proceso Constructivo del Skin Wall ………………………………….….. 78

2.5 Construcción de Pozos de Bombeo y Abatimiento del Agua Freática ….…... 79

2.6 Construcción de Losas y Excavación del Núcleo …………………………....... 80

2.7 Construcción de Pilares ………………………………………….….. 83

2.8 Unión del Acero de Refuerzo de las Losas de Sótanos con el Muro Milán ……… 85

DOCUMENTO 4: ANEXOS ANEXO A: Proceso Constructivo del Skin Wall …………………….………. 87

III

ÍNDICE DE FIGURAS DOCUMENTO 1: MEMORIA Figura 1: Renders de Torre Reforma.

Figura 2: Ubicación del Proyecto.

Figura 3: Perfil Estratigráfico.

Figura 4: Planta General de la Cimentación y Cortes para la Vista de Perfil.

Figura 5: Perfil de la Cimentación. Corte en el eje 3.

Figura 6: Perfil de la Cimentación. Corte en el eje C.

Figura 7: Definición de las dos zonas 1 y 2 para proceso constructivo top-down.

Figura 8: Excavadora Tipo Almeja.

Figura 9: División de los Muros Milán.

Figura 10: Diagramas de Perfil del Muro 2a, presiones y esfuerzos, deformaciones,

momentos flectores y esfuerzos cortantes.

Figura 11: Diagramas de las envolventes de deformaciones, momentos flectores y esfuerzos

cortantes.

Figura 12: Sección B1-B1 del armado P233.

Figura 13: Sección D-D del Armado P233.

Figura 14: Ubicación de los troqueles para el Top-Down de Torre Reforma.

Figura 15: Momento solicitante en tm para la viga madrina correspondiente a los troqueles

Tr-05, Tr-06, a -3,275 m.


Tr-05, Tr-06, a -8,825 m.


Tr-07, Tr-08, Tr-09 a -2,5 m.


Tr-07, Tr-08, Tr-09 a -8,5m.

Figura 19: Cortante solicitante en t para la viga madrina correspondiente a los troqueles Tr-

05 y Tr-06 a -3,275 m.


05 y Tr-06 a -8,825 m.

IV


07, Tr-08, Tr-09 a -2,5 m.


07, Tr-08, Tr-09 a -8,5 m.

Figura 23: Losa Zona 2 en el SAP2000.

Figura 24: Deformaciones en el modelo de SAP2000.

Figura 25: Diagrama del Momento M11.

Figura 26: Diagrama del Momento M22.

Figura 27. Reacciones de la Torre Grúa.

Figura 28: Ubicación del armado del muro Milán abajo del dado de la Torre Grúa.

Figura 29: Dimensiones de la estructura metálica base de la Torre Grúa.

Figura 30: Esquema del dado y del muro Milán, vista en planta.

DOCUMENTO 3: PLIEGO DE CONDICIONES Figura 1: Detalle general de brocales para el Muro Milán de 120 cm.

Figura 2: Plataforma de trabajo y construcción de brocales.

Figura 3: Excavación de todo el predio hasta -1.6m (zona 1 y 2).

Figura 4: Colocación de troqueles en los rincones al lado del edificio catalogado.

Figura 5: Excavación zona 1 hasta sótano 1 con colocación de troqueles y colado planta

baja zona 2.

Figura 6. Excavación del núcleo de la zona 2 hasta el sótano 1 y colados del sótano 1 de la

zona 1.

Figura 7: Excavación del núcleo de la zona 2 por la ventana hasta el sótano 1 y colados del

sótano 1 de la zona 1.

Figura 8: Colados del sótano 1 de la zona 2 y montaje de la torre grúa.

Figura 9: Excavación y colados de S2, los colores representan los diferentes niveles de

NCS. Ubicación de los troqueles.


NCS.

Figura 11: Excavación y colados de S4, S5, S6, S7, S8, los colores representan los

diferentes niveles de NCS.

V

Figura 12: Colados de S9, los colores representan los diferentes niveles de NCS.

Figura 13. Construcción de muro Milán perimetral.

Figura 14: Construcción de los muros interiores.

Figura 15: Pre-cimentación de perfiles metálicos y relleno de perforaciones con grava.

Figura 16: Esquema de la liga entre muro Milán, Skin Wall y la losa de sótano.

Figura 17: Ubicación de los pozos en el predio.

Figura 18: Construcción de pozos de bombeo.

Figura 19: Esfuerzos laterales sobre los muros exteriores. Ubicación de los muros interiores

y de las aberturas por el Top-Down.

Figura 20: Clasificación de columnas de acuerdo a su proceso de construcción.

Figura 21: Detalle de tipo de unión de losas con muro Milán mediante anclaje químico.

VI

ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1: Resultados de Ensayos Triaxiales UU.

Tabla 2: Resultados de Ensayos Triaxiales CU.

Tabla 3: Unidades Estratigráficas.

Tabla 4: Fuerza resistente y solicitaciones en los troqueles.

Tabla 5: Cálculo de las solicitaciones en los troqueles.

Tabla 6: Características de las vigas madrinas.

Tabla 7: Resistencia a flexión de viga con 20 varillas #10 y 1m de ancho.


Tabla 9: Resistencia a flexión de viga con 10 varillas #10 y 1.5m de ancho.


Tabla 11: Carga repartida aplicada sobre cada viga madrina.

Tabla 12: Tabla recapitulativa de las solicitaciones y de las resistencias a la flexión de las

vigas madrinas.

Tabla 13: Resistencia al cortante de las secciones de viga.

Tabla 14: Tabla recapitulativa de las solicitaciones y de las resistencias al cortante de las

vigas madrinas.

Tabla 15: Reacciones de la Torre Grúa.

Tabla 16: Cálculo del momento resistente de la sección combinada muro Milán – dado

grúa.

Tabla 17: Momento solicitante de la grúa.

Tabla 18: Cortante solicitante de la grúa.


VII

RESUMEN

El proyecto tiene como objetivo realizar el diseño de la cimentación de Torre

Reforma. Torre Reforma se ubica en Av. Paseo de la Reforma No. 483, en la esquina con

Rio Elba, en la ciudad de México. Dicha ubicación geotécnicamente corresponde a lo que

se conoce como la Zona de Lago. La superficie construida será de 2780 m2 y el edificio

contará con una altura de 244 m y un total de 57 plantas. Por debajo del nivel de calle el

edificio constará de 10 niveles de sótano destinados a aparcamiento. Partiendo de los

parámetros geotécnicos del terreno, el proyecto consistirá en calcular una parte de la

cimentación empleada en este edificio. Este proyecto se podrá utilizar como guía para

realizar cimentaciones parecidas para otros edificios.

ABSTRACT

The objective of this Project is to make the design of the foundation of Torre

Reforma. Torre Reforma is located in Av. Paseo de la Reforma No. 483, on the corner with

Río Elba in México City. Geotechnically this location corresponds to what it is known as

“la Zona del Lago” or Lake Zone. The constructed area is of 2780 m2 and the building will

have a height of 244 m and a total of 57 floors. Below street level the building will include

ten basement levels for parking. Based on the geotechnical parameters of the site, the

project will consist in calculating a part of the foundation used in this building. This project

will be able to be used as a guide for future projects of foundations of buildings in similar

conditions.


MÉXICO D.F.

DOCUMENTO 1: MEMORIA

2

1 OBJETIVOS Y ALCANCE

El proyecto tiene como objetivo realizar el diseño de la cimentación de Torre

Reforma en la Ciudad de México. El alcance de este proyecto incluye el diseño de los

Muros Milán, los troqueles, las vigas madrinas de éstos, la losa de Planta Baja y la base que

soporta a la Torre Grúa.

Además de los cálculos y el diseño que se propone también se incluye un Pliego de

Condiciones en el que se encuentra el proceso constructivo que se seguirá para la

construcción de la subestructura del edificio. Este proyecto se podrá utilizar como guía en

proyectos similares en los que se quieran utilizar métodos parecidos.

Torre Reforma se convertirá en el edificio de oficinas más alto de América Latina

con 244 m y un total de 57 plantas. Por debajo del nivel de calle la subestructura constará

de 10 niveles de sótano destinados a aparcamiento.

Figura 1: Renders de Torre Reforma.

3

2 ANTECEDENTES

2.1 Mecánica de Suelos y Cimentaciones Profundas en la Ciudad de México

La Ciudad de México fue fundada en el año 1325, en una isla sobre el lago de

Texcoco. La parte colonial de ciudad, ubicada encima del fondo del depósito de agua, tiene

uno de los subsuelos de cimentación más críticos del mundo, constituido por gruesos

depósitos de arcillas volcánicas, lacustres, altamente compresibles, habiéndose perforado

hasta 600 m de profundidad sin haber encontrado roca. El secado de los antiguos lagos del

valle de México y la sobreexplotación del agua del subsuelo ocasiona un fenómeno de

hundimiento regional. Este factor y la actividad sísmica de la región hacen que

históricamente la construcción de grandes edificios en la Ciudad de México sea un tema

delicado.

Las fuertes sacudidas sísmicas que sufre la capital del país son provocadas

predominantemente por el fenómeno de subducción que ocurre al penetrar la placa de

Cocos bajo la placa continental de Norteamérica, en la región costera del Pacífico. Se

reconoce que los sismos imponen la condición más crítica a la estabilidad de las

cimentaciones y edificaciones, como lo mostró la naturaleza en septiembre de 1985. Las

cimentaciones que más daños acusaron en esa ocasión fueron los de tipo mixto, formados

por cajón y pilotes de fricción; enormes asentamientos, fuertes desplomos e incluso total

volcamiento, fueron manifestaciones claras de diseños inadecuados, en los que se perdieron

los criterios iniciales sanos. No obstante, también debe reconocerse que se tenían lagunas

en el conocimiento acerca de su comportamiento, principalmente por la falta de

comprobación experimental entre lo previsto teóricamente y lo observado en cimentaciones

reales.

La Ciudad de México se ubica a 2236 m sobre el nivel del mar, la población

metropolitana es algo mayor de los 20 millones, existen unos 1600 pozos profundos en

operación, así como innumerables pozos clandestinos; la extracción de agua es de unos

76,6 m3/s. Pero también son significativas las pérdidas de agua por: el bombeo desde

sótanos faltos de estanqueidad, de las líneas del metro, colectores y túneles del sistema de

drenaje; otras formas de extracción son: la evaporación solar, el consumo de los árboles y

los pozos abandonados y mal sellados.

4

La ciudad se ha hundido desde 1856 casi 9,0 m, según la referencia de la Catedral

Metropolitana, que se hunde actualmente a un ritmo de 6 a 7 cm/año. La sobreexplotación

del acuífero del valle de México se ha transformado en una preocupación que se incluye a

la larga lista de ciudades y regiones del orbe con ese problema; el descenso continuo del

nivel de los acuíferos provoca la disminución de las presiones del agua intersticial e

incrementa el esfuerzo que actúa en la parte sólida del subsuelo. Esto desencadena

hundimientos de la superficie que casi siempre terminan por afectar a las construcciones

existentes.

A mediados de los años sesentas, la industria de las cimentaciones profundas

parecía ser simple: la elección para una cimentación profunda estaba entre pilotes de

madera, de acero H o tubular, y de hormigón precolado. Los pilotes se hincaban con

martillos de caída libre, de aire, vapor o diesel. La capacidad de carga se determinaba con

algún tipo de fórmula dinámica y se confirmaba con pruebas de carga estática.

Hoy, para asegurar su supervivencia, un ingeniero constructor de cimentaciones

profundas debe mantenerse a la vanguardia de sus competidores en términos de servicio,

calidad e innovación. Esto requiere planeación a largo plazo, una idea que parece anticuada

actualmente.

La innovación en la construcción de cimentaciones profundas en México parece

importarse de Europa: martillos diesel e hidráulicos, vibohincadores, perforadoras y

diversas técnicas de perforación. La tecnología moderna que se usa en México, es

importada por los constructores o pertenece a compañías extranjeras que radican en el país.

Los cambios en la industria se suceden lentamente, pero suceden. Un constructor

que utiliza equipos y procedimientos antiguos, puede competir por un tiempo con la

tecnología nueva debido al alto costo de ésta última. Pero esto no puede durar para siempre,

dado que los constructores están invirtiendo en nueva tecnología y esta tendencia

continuará.

5

2.2 Localización

El proyecto se ubica en Av. Paseo de la Reforma No. 483, en la esquina con Río

Elba, en la ciudad de México (ver Figura 2). Dicha ubicación geotécnicamente corresponde

a lo que se conoce como la Zona de Lago. La Avenida Paseo de la Reforma una de las

avenidas más importantes de la Ciudad de México, actualmente se están construyendo

muchos edificios por esta zona.

Figura 2: Ubicación del proyecto.

2.3 Condiciones Geotécnicas del Sitio

2.3.1 Información Geotécnica Disponible

El predio se localiza dentro de la denominada Zona de Lago o Zona III. Esta zona se

caracteriza porque dentro de la serie arcillosa superior se encuentran intercalaciones de

estratos limo-arenosos de origen aluvial, que se depositaron durante las regresiones del

antiguo lago; este proceso dio origen a una estratigrafía compleja, donde los espesores y

propiedades de los materiales pueden tener variaciones importantes en cortas distancias,

6

dependiendo de la ubicación del sitio en estudio con respecto a las corrientes de antiguos

ríos y barrancas.

Algunas características estratigráficas son:

• La costra superficial está formada esencialmente por depósitos aluviales de

capacidad de carga no uniforme.

• Los materiales compresibles se extiende únicamente a profundidades máximas del

orden de 20 m.

• Existen interestratificaciones de arcilla y suelos limo-arenosos.

• Se presentan mantos colgados.

2.3.2 Hundimiento Regional

Debido a la ubicación y condiciones estratigráficas del sitio, el hundimiento

regional registrado en la zona en el periodo de 1985 a 1995 fue de 4 cm por año, provocado

por el intenso bombeo profundo para abastecer de agua a la ciudad; a este hundimiento

contribuyen tanto los depósitos arcillosos superiores como los suelos conocidos como

Depósitos Profundos.

2.3.3 Trabajos de Exploración

Para conocer la secuencia estratigráfica del subsuelo se realizaron cuatro sondeos

exploratorios: el SE-1 a 50 m, el SE-2 a 53 m, el SE-3 a 80,4 m y el SE-4 a 65 m de

profundidad, en los cuales se combinaron las técnicas de cono eléctrico y penetración

estándar en aquellos estratos en los que el cono no penetró.

A partir de los resultados de exploración se programó un sondeo de muestreo

selectivo (SMS-1), recuperando muestras inalteradas en los estratos más característicos. Las

muestras inalteradas fueron enviadas a un laboratorio para definir sus propiedades de

compresibilidad y resistencia.

Con el fin de determinar las condiciones piezométricas en el sitio de realizó un

sondeo con piezocono que permitió conocer la presión hidráulica a diferentes

7

profundidades, realizándose diferentes mediciones hasta la profundidad de 61,3 m; también

se instaló un tubo de observación del nivel freático.

2.3.4 Ensayos de Laboratorio

Las propiedades índices de las muestras extraídas se determinaron por medio de las

siguientes pruebas: clasificación visual y al tacto, contenido de agua y límite líquido y

plástico.

Para medir los parámetros de resistencia y deformabilidad, se realizaron los

siguientes ensayes en muestras inalteradas:

• Ensayo de consolidación unidimensional.

• Ensayo triaxial no consolidado no drenado (UU).

• Ensayo triaxial consolidado no drenado (CU).

Las propiedades mecánicas se resumen en las Tablas 1 y 2.

Tabla 1: Resultados de Ensayos Triaxiales UU.

Sondeo Prof)(m) SUCS ω)(%) e0 Gw (%) γ (t/m3) c (kg/cm2) Φ (º) E (kg/cm2)2,3 CH 67 1,64 99 1,51 0,35 16 526,6 MH 231 5,14 100 1,22 0,33 = 599,1 MH 224 4,74 100 1,23 0,46 = 4114,3 MH 241 5,27 100 1,22 0,92 = 13319,2 CH 188 4,1 100 1,25 1,0 = 12623,1 CH 161 3,52 100 1,29 1,5 = 23723,2 SM 22 0,82 81 1,96 0,25 16 16025,8 MH 43 1,15 92 1,62 0,9 32 32451,7 SC 30 0,89 86 1,78 5,3 = 116253,05 SC 36 1,05 87 1,67 8,13 = 264053,2 CL 41 1,0 98 1,72 1,8 18 171760,5 MH 61 1,5 98 1,56 2,06 = 157

SMS=1

8

Tabla 2: Resultados de Ensayos Triaxiales CU.

Sondeo Prof)(m) SUCS ω)(%) e0 Gw (%) γ (t/m3) c (kg/cm2) Φ (º) E (kg/cm2)29,3 MH 72 1,74 98 1,53 1,1 12 28244,29 SC 21 0,74 76 1,79 0,9 26 55645,8 CL 22 0,75 76 1,92 0,3 35 35946,5 CL 26 0,73 74 2,06 0,9 33 29351,1 SC 23 1,0 75 1,82 1,5 35 1177

SMS?1

Nomenclatura:

Prof Profundidad de la muestra en metros

SUCS Clasificación según el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos

c Parámetro de cohesión

qc Resistencia de Punta del Cono Eléctrico

E Módulo de Young equivalente

e0 Relación de vacíos inicial

ω Contenido natural de agua

γ Peso volumétrico natural

Ss Densidad de Sólidos

Gw Grado de saturación

2.3.5 Interpretación Geotécnica

2.3.5.1 Corte Estratigráfico a Detalle

La estratigrafía del sitio se definió a partir de los sondeos realizados; a continuación

se describen los estratos característicos.

• Relleno: De 0,0 a 2,5 m, constituido por material controlado para relleno y limo

arenoso.

• Costra superficial: De 2,5 a 4,5 m, formada por suelos limoarenosos; la resistencia

medida con el cono eléctrico es variable, teniéndose valores de qc de 25 kg/cm2.

9

• Serie arcillosa superior: Se extiende hasta 23,5 m de profundidad; corresponde con

la secuencia de arcillas de la zona de lago, cuya consistencia varía de blanda a firme

conforme aumenta su profundidad y se encuentra intercalada con estratos

limoarenosos y arenosos; la resistencia del cono aumenta con la profundidad entre

valores mínimos de 4 kg/cm2 hasta alcanzar máximos de 12 kg/cm2. La resistencia

al corte no drenada en prueba triaxial varía de de 0,33 a 1,5 kg/cm2.

• Capa Dura: Se encuentra entre 23,5 y 29,0 m de profundidad; es un depósito

heterogéneo en el que predomina material limoso, con resistencias mayores que la

capacidad del cono (100 kg/cm2); en la prueba de penetración estándar se

registraron valores de número de golpes entre 25 y más de 50. La resistencia de

corte no drenada en prueba triaxial es de 0,32 kg/cm2 y ángulo de fricción interna de

32º.

• Serie arcillosa inferior: De 29,0 a 33,0 m de profundidad, está formada por estratos

de arcilla preconsolidada por el bombeo profundo separados por lentes duros; la

resistencia medida en la prueba de penetración estándar NSPT varía de 10 a 30

golpes y en los lentes duros es de 50 o más golpes y corresponden a ceniza y vidrio

volcánico.

• A partir de 33,0 m se encuentran los Depósitos Profundos formados por una

secuencia de estratos que a continuación se describen.

o De 33,0 a 40,0 m una serie de limos arenosos, formada por limos arenosos

endurecidos café olivo cuyo NSPT varía entre 30 y más de 50 golpes.

o De 40,0 a 56,0 m una serie areno limosa compacta café claro con NSPT

variable entre 30 y mayor a 50 golpes. Este estrato presenta en su parte

superior un lente de arena pumítica gris claro.

o De 56,0 a 66,0 m una serie de intercalaciones de limos, arcillas y arenas de

consistencia firme café olivo cuyo NSPT varia entre 15 y más de 50 golpes.

10

o Entre 66,0 y 73,5 m una arena fina limosa, formada por depósitos de arena

fina y media, limosa, café rojizo con la presencia de gravas a diferentes

profundidades, cuyo NSPT varia entre 35 y más de 50 golpes.

o De 73,5 a 77,8 m un estrato de arcilla café rojizo dura con NSPT variable

entre 56 y más de 100 golpes.

o De 77,8 hasta 80,0 m (profundidad máxima explorada), una arena fina a

media café rojizo con NSPT de más de 50 golpes.

2.3.5.2 Unidades Estratigráficas

La Tabla 3 es un resumen de las unidades estratigráficas que parte de la información

de los estratos característicos. La Figura 3 muestra el perfil estratigráfico obtenido.

11

Tabla 3: Unidades estratigráficas.

Unidad Profi (m) Proff (m) Descripción

U1 0 4,50

Costra Superficial.

Formada por suelos limo-arenosos endurecidos por secado. La resistencia medida en cono electrónico presenta valores de qc=25 kg/cm2.

U2 4,50 23,50

Serie Arcillosa Superior.

Formada por arcilla blanda a firme y limos de alta plasticidad, con intercalaciones de lentes de arena y capas de limo-arenoso. La resistencia de cono varía de 4 kg/cm2 a 12 kg/cm2. La resistencia al corte no drenada en prueba triaxial varia de 0,33 a 15 kg/cm2.

U3 23,50 29,00

Capa Dura.

Arena media limosa y limos. Se registran números de golpes de penetración estándar de entre 25 a más de 50. La resistencia al corte no drenada en prueba triaxial es de 0,32 kg/cm2 y ángulo de fricción interna de 32º.

U4 29,00 33,00

Serie Arcillosa Inferior.

Arcilla preconsolidada de consistencia dura a muy dura. El registro de número de golpes de penetración estándar aumenta conforme aumenta la profundidad, alcanzando valores mayores a los 50 golpes.

U5 33,00 80,00

Depósitos Profundos.

Arena limosa con intercalaciones de arcilla, limos y arenas y valores de penetración estándar de más de 50 golpes en general.

12

Figura 3: Perfil Estratigráfico.

2.3.5.3 Condiciones Piezométricas

Para precisar las condiciones de la presión de agua en el subsuelo en el sitio se

realizó un sondeo con piezocono con mediciones en lentes permeables a diferentes

profundidades.

El nivel freático actual es de 6 m bajo la superficie; desde esa profundidad se

presenta una disminución hasta alcanzar una pérdida de 15 t/m2 en la Capa Dura a 25 m de

profundidad. En la parte superior de los Depósitos Profundos la distribución de presión de

poro presenta un fuerte abatimiento de 25 t/m2 a 32 m de profundidad y desde ese punto en

general se incrementa hasta alcanzar una presión hidráulica de 40 t/m2; a partir de los 52 m

de profundidad se presenta una distribución hidrostática hasta la máxima profundidad de

medición de 65,2 m, donde se registró una presión de poro de 17 t/m2.

13

2.4 Descripción de la Subestructura

El edificio ocupará un predio que tiene un área total de aproximadamente 2780 m2.

Por debajo del nivel de calle el edificio constará de 10 niveles de sótanos los cuales tendrán

uso de aparcamiento y tendrán acceso por Av. Paseo de la Reforma y Av. Río Elba.

Las losas que conforman los sótanos no tienen continuidad horizontal en toda el

área, ya que forman desniveles con diferencia de altura entre ellas de 1,50 m y están

conectadas a través de las rampas de circulación.

La estructuración del cajón de cimentación consiste en un muro Milán estructural

definitivo de 120 cm de espesor el cual deberá estar apoyado lateralmente al interior del

núcleo durante el proceso de excavación, así como en su condición definitiva, a través de

las losas de los sótanos. El nivel máximo de excavación considerado es de N.M.E.-35,575

m. El muro Milán que se encuentra justo debajo de la torre se desplanta al nivel N.D.M.-

60,00 m, mientras que el resto tiene una profundidad máxima de N.D.M.-52,00 m. Los

muros Milán interiores, que soportan solo la carga vertical que les transmiten las losas,

tienen un espesor de 80 cm y se desplantan a N.D.M. -48,00 m. Se tienen también Muros

Pila interiores de 2,70 m de longitud y 80 cm de espesor en los cuales se colocan columnas

metálicas precimentadas que formaran parte de las columnas definitivas.

El sistema de piso para los niveles de sótanos propuesto se compone de losas planas

macizas, las cuales funcionarán como diafragmas rígidos horizontales capaces de tomar los

empujes laterales del suelo transmitidos por el muro Milán. Cada una de las losas estará

apoyada verticalmente a los muros interiores y estarán ligadas al muro Milán mediante el

anclaje químico de las varillas del armado de la losa. Conforme se vayan construyendo las

losas, se deberá realizar su unión estructural con las columnas metálicas y con el muro

Milán de acuerdo a las especificaciones indicadas en los planos estructurales.

La planta general del proyecto se presenta en la Figura 4, en donde se muestra la

ubicación del muro Milán perimetral y muros Milán interiores, así como los muros de

cimentación interiores con los perfiles metálicos precimentados. También aparecen dos

cortes en los que se muestran perfiles de cómo va a quedar la cimentación, estos perfiles

son las figuras 5 y 6, en ellas se puede observar los niveles de desplante de los muros

14

interiores y de los Muros Milán, el nivel de aguas freáticas, etc. El corte en color marrón

corresponde al perfil de la figura 5 y el corte en color rojo al perfil de la figura 6.

3

1

B C D E F G

4

FA B C D EY

Y

2

3'3

R1

1'1

1'

2

HG

CALL

E RIO

ATO

YAC

AV.

PASEO

DE

LA R

EFO

RM

A

Casa catalogada

CALLE RIO ELBA

Muro Milán perimetral e= 120cm

Edificio catalogado colindante

Muro Milán interior e=80cm (Barrettes)

con perfil metálicoprecimentado

Muro Milán interior paraTorre e = 120cm

Muro Milán interiore= 80cm

Muro Milán interior e= 80cm (Barrettes)con perfil metálico precimentado

HA

Casa catalogada colindante

Muro Milán perimetralpara Torre e = 120cm

Figura 4: Planta general de la cimentación y cortes para la Vista de Perfil.

15

Figura 5: Perfil de la cimentación. Corte en el eje 3.

Figura 6: Perfil de la cimentación. Corte en el eje C.

16

Para el proceso constructivo se definen dos zonas, la zona 1 y la zona 2, como se

muestra en la figura 7. En general, cuando se realiza la excavación de una de las zonas, en

la otra se cuela la losa. Esto genera un mayor rendimiento a la construcción.

Zona 1: Corresponde a la zona del edificio de aparcamiento anexo.

Zona 2: Corresponde a la zona propia de la Torre.

Después del sótano 2, ya no hay esa diferenciación de zonas.

3

1

B C D E F G

4

FA B C D EY

Y

2

3'3

R1

1'1

1'

2

HGCALL

E RIO

ATO

YAC

AV.

PASEO

DE

LA R

EFO

RM

A

Casa catalogada

CALLE RIO ELBA


HA


Zona 2 Zona 1

Figura 7: Definición de las dos zonas 1 y 2 para proceso constructivo top-down.

17

3 DISEÑO DE LOS MUROS MILÁN

3.1 Introducción Teórica

Un Muro Milán, Muro Pantalla o Pantalla de Hormigón In Situ es un tipo de

pantalla, o estructura de contención flexible, empleado habitualmente en ingeniería civil. A

diferencia de las pantallas de paneles prefabricados de hormigón, este tipo de estructura se

realiza en obra. Es decir, en lugar de recurrir a paneles prefabricados, los elementos

estructurales de este tipo de pantalla se ejecutan in situ.

Las dimensiones de los paneles que conforman los muros pantalla son entre 2,5 y 5

m de longitud, y 40 a 150 cm de espesor. La longitud de la pantalla depende del

dimensionamiento de la misma.

Cada elemento que conforma un muro pantalla trabaja independientemente, y entre

ellos presentan juntas que han de ser estancas (evitar el paso de agua a través de las

mismas). El cálculo de las pantallas se suele realizar suponiendo que es una viga empotrada

que soporta el empuje de tierras.

3.1.1 Proceso Constructivo del Muro Milán

A continuación se indican los pasos a seguir en el proceso constructivo del muro

pantalla. Hay que indicar que para evitar las complicaciones que el proceso entraña, se ha

de realizar en el menor tiempo posible.

La construcción de los distintos paneles (pasos 2, 3, 4, y 5) se realiza alternando

zanjas, y de la forma más continuada posible. Es decir, si disponemos de un pequeño muro

pantalla de 8 paneles, se ha de procurar que cuando se esté excavando la 7ª zanja, a la vez

se estén colocando los armados y las juntas en la 5ª (previamente excavada), se esté

hormigonando la 3ª (previamente excavada, y con el armado y las juntas colocadas), y se

haya concluido la 1ª zanja. Una vez concluido este paso, se procederá tal y como se acaba

de explicar con la 2ª, 7ª y 5ª zanja, habiendo concluido la 3ª.

18

3.1.1.1 Construcción de los Brocales

Los brocales son muros que se realizan a ambos lados de la zanja, donde se

construirá la pantalla. Suelen tener de dimensiones entre 70 y 100 cm de altura, y entre 30 y

50 cm de espesor.

Las funciones de los brocales son:

• Guiar el útil de excavación (cuchara al cable o equipo hidráulico).

• Evitar la caída de terreno de la zona superior de la zanja por efecto del golpe

del elemento excavador, y por ser una zona "descomprimida".

• Facilitar que el lodo bentonítico se mantenga aproximadamente al nivel de la

superficie de trabajo, haciendo que la presión del lodo sea superior que la del

posible nivel freático, y permitiendo, con ello, que el lodo actúe

correctamente sobre las paredes de la zanja (una vez excavada).

• Servir de soporte a la armadura: la armadura de los paneles se colgarán de

los brocales.

3.1.1.2 Excavación de la Zanja

La longitud de los paneles a excavar es, generalmente de entre 3 y 6 m. El orden de

ejecución de los paneles depende del sistema de excavación y del tipo de pantalla, ya que

pueden ejecutarse por el método primario-secundario (alterno) o continuo. Para este

proyecto se utiliza un equipo desarrollado por TEC de tipo almeja, este se emplea en

terrenos que lo permitan (no demasiado duros). Dependiendo del fabricante, pueden

llegarse a excavar terrenos que tengan una resistencia a compresión en torno a los 60

kg/cm2.

19

Figura 8: Excavadora de Tipo Almeja.

3.1.1.3 Colocación de la armadura

El armado ha de estar previamente montado o armado. Para su colocación, se eleva

el armado con una grúa, y se introduce en el panel. Ha de quedar colgado, por medio de un

elemento metálico, del brocal.

La armadura no puede apoyarse en el fondo de la zanja, dado que flectaría, y al

entrar en contacto con las paredes de la excavación, perdería el recubrimiento de hormigón

de los laterales de la misma, así como su misión estructural.

3.1.1.4 Colocación de las Juntas

Antes de hormigonar, se colocan unas juntas entre el panel excavado y el panel que

se excavará más adelante.

La misión de estas juntas es evitar que se produzcan problemas a la hora de excavar

los paneles contiguos. De no colocarse, habría irregularidades entre los paneles, que darían

lugar a filtraciones que podrían resultar antiestéticas, o incluso peligrosas.

Estas juntas pueden ser láminas metálicas o tubos de hormigón prefabricado.

20

En ocasiones se dispone longitudinalmente, y a través de la junta, un elemento de

goma de entre 30 y 40 centímetros de anchura. Cuando ha fraguado el hormigón, se retira la

junta. Y al ejecutar el nuevo panel, el elemento de goma evita que puedan producirse

filtraciones en la unión entre ambos paneles.

A pesar de que la colocación de este elemento de goma no es habitual, debería ser

obligatorio.

3.1.1.5 Hormigonado

Al hormigonar, la zanja está llena de lodo bentonítico.

Para evitar que el hormigón se contamine al mezclarse con estos, es necesario que

se hormigone con un tubo capaz de alcanzar una profundidad 3 m mayor a la parte superior

del hormigón.

Como la densidad del hormigón es superior a la de los lodos bentoníticos, quedará

por debajo del lodo, y éstos se pueden ir extrayendo en superficie.

Una vez que concluye el hormigonado, la parte superior del hormigón está

contaminada por los lodos. Por lo tanto, habrá que seguir hormigonando hasta que rebose,

extrayendo la parte contaminada de hormigón.

3.1.1.6 Construcción de la Trabe de Coronamiento

Una vez realizados todos los paneles, es decir, una vez llevados a cabo todos los

pasos previamente descritos en todos los paneles, se hace la trabe de coronamiento.

Consiste en una viga de hormigón, que une la parte superior de todos los paneles.

La trabe de coronamiento tiene dos misiones:

• Hacer que todos los paneles trabajen conjunta o solidariamente.

• Eliminar definitivamente el hormigón de la parte superior, que pudiera estar

contaminado por los lodos bentoníticos, a pesar de todas las precauciones.

Después de hacer todo esto se procede a hacer la excavación del recinto, es decir el

interior del Muro Milán.

21

3.2 Cálculo de los Muros Milán

3.2.1 Modelos de los Muros Milán

Para hacer los modelos de los Muros Milán se van a dividir los muros en diferentes

casos dependiendo de la sobrecarga superficial, del nivel de hormigón sano y de la

ubicación de los troqueles que haya en cada posición. Para cada uno de estos casos se va a

hacer un modelo diferente. En la figura 9 se muestra como queda la división.

El predio colinda con dos casas y con la calle, asimismo tiene una parte que no

colinda con las casas ni con la calle. Según el Reglamento de Construcciones para el

Distrito Federal, la mínima sobrecarga superficial debe considerar es de 1,5 t/m2. Para las

colindancias con las casas se considera 1 t/m2 por cada planta que tenga la casa, este es un

criterio bastante conservador.

Las sobrecarga superficial para los diferentes casos de muro queda de la manera

siguiente:

1a, 1c: w = 2 t/m2 (Calle); 1b, 1d: w = 5 t/m2 (Casa); 2a, 2b: w = 2 t/m2 (Calle); 3: w = 3 t/m2 (Casa); 4a: w = 2 t/m2 (Calle); 4b1: w = 3 t/m2 (Casa); 4b2: w = 3 t/m2 (Casa); 5: w = 2 t/m2 (Calle); 6: w = 1,5 t/m2 (Ni calle ni casa);

3

1

A B C D E G

A B C D E H

H

G

Figura 9: División de los Muros Milán.

22

Para el cálculo de los momentos flectores, desplazamientos y esfuerzos cortantes se

realiza un modelo en el Programa PARIS para análisis de excavaciones con base en

interacción suelo-estructura desarrollado por el Grupo Soletanche-Bachy, versión W2009l.

El programa lo que hace es calcular los muros como vigas empotradas que soportan el

empuje del suelo. Estos modelos son importantes porque nos muestran si la estructura

terminada o alguna fase de la excavación serían inestables.

En la Figura 10 podemos observar el perfil del muro 2a con los apoyos que va a

tener, es decir las losas y los troqueles, también se puede observar las presiones y los

esfuerzos que soporta el muro. Además de esto también observamos la deformación, los

momentos flectores y los esfuerzos cortantes para la última etapa del proceso constructivo.

Como se ha mencionado antes, con el programa PARIS esta información se puede obtener

para cada etapa del proceso constructivo.

Figura 10: Diagramas de Perfil del Muro 2a, presiones y esfuerzos, deformaciones,

momentos flectores y esfuerzos cortantes.

23

Se va a escoger como ejemplo el muro 2a, ya que es uno de los que colinda con la

calle y este es el tipo de colindancia que más se repite, w = 2 t/m2. Para los demás muros el

procedimiento será análogo. Lo que hay que hacer es comparar estos valores de momentos

flectores, deformaciones y esfuerzos cortantes con los máximos que aguantan cada uno de

los armados de los muros. La figura 10 presenta los diagramas de momentos flectores,

deformaciones y esfuerzos cortantes que nos da el programa PARIS para el caso 2a.

En la figura 11 se pueden observar las envolventes de los momentos flectores y de

los esfuerzos cortantes a lo largo de todo el proceso constructivo, es decir, los máximos

momentos y esfuerzos cortantes que se dan durante todo el proceso.

Figura 11: Diagramas de las envolventes de deformaciones, momentos flectores y esfuerzos

cortantes.

24

3.2.2 Comprobación a Flexión

Como se puede observar en la figura 11, en el caso 2a el mayor momento flector lo

tenemos a una profundidad de -32,24 m y tiene un valor de M = 152,56 t·m. Lo que

procede es verificar que el muro a esta profundidad resista este momento.

Para revisar esto, se utiliza el Reglamento de Construcciones del Distrito Federal y

las Normas Técnicas Complementarias para Diseño y Construcción de Estructuras de

Concreto en las que se encuentran las siguientes fórmulas para la revisión por flexión.

Donde:

ρ min densidad Mínima de Acero

fc’ resistencia especificada del hormigón a compresión, MPa (kg/cm2)

fy esfuerzo especificado de fluencia del acero de refuerzo, MPa (kg/cm2)

p cuantía del acero de refuerzo longitudinal a tensión

As área de refuerzo longitudinal en tensión en acero de elementos a flexión; también, área total del refuerzo longitudinal en columnas; o también, área de las barras principales en ménsulas, mm² (cm²)

b ancho de una sección rectangular, o ancho del patín a compresión en vigas T, I o L, o ancho de una viga ficticia para resistir fuerza cortante en losas o zapatas, mm (cm)

d peralte efectivo en la dirección de flexión; es decir, distancia entre el centroide del acero de tensión y la fibra extrema de compresión, mm (cm)

fc’’ magnitud del bloque equivalente de esfuerzos del hormigón a compresión, MPa

(kg/cm²) MR momento flexionante resistente de diseño, N·mm (kg·cm) FR factor de resistencia

y

c

ff '

min7.0

=ρ cfdbfyAsq"⋅⋅

⋅=

bdAsp = MR = FRbd

2 fc ''q 1− 0,5q( )

25

El armado que corresponde a la profundidad a la que tenemos el momento flector

máximo es el armado P233. Los datos necesarios para hacer los cálculos son lo que

corresponden a dicho armado:

fc'= 400 MPa; h = 120 cm (Espesor del Muro); r = 12 cm (Recubrimiento);

b = 100 cm (long. unitaria del muro);

La sección que corresponde a la profundidad a la que se encuentra el mayor

esfuerzo es la sección B1-B1. Teniendo los datos esta sección podemos hacer el cálculo de

As, en la Figura 12 vemos la sección B1-B1 del armado P233.

SECCIÓN B1-B1

Figura 12: Sección B1-B1 del armado P233.

En la sección observamos que tiene 18 varillas del #12, si dividimos su área entre la

longitud tributaria que es 329,5 cm obtenemos un As = 62,276 cm2/m.

As = No.var illas× Áreadeunavar illaLong.Tributaria

=18×11, 4329,5 100( )

= 62,276cm2 m

Con As y las siguientes fórmulas obtenemos el momento resistente MR.

26

d = h− r =120−12 =108

q = As ⋅ fyb ⋅d ⋅ fc ''

=62,276× 4200100×108×272

= 0,089

MR = FRbd2 fc ''q 1− 0,5q( ) = 0,9×1×1,082 ×2720×0,089 1− 0,5×0,089( ) = 242,817tm

El momento resistente MR = 242,817 t·m, que es mayor al máximo que habíamos

obtenido con el programa PARIS M = 152,56 t·m. Con esto comprobamos que el armado

resistirá dicho momento. Haciendo cálculos análogos, se revisan los demás casos del Muro

Milán con sus respectivos armados.

3.2.3 Comprobación a Cortante

En la figura 11 se puede observar que el esfuerzo cortante máximo está a una

profundidad de 24 m y tiene un valor de V = 99,52 t. Para revisar que el muro puede resistir

este esfuerzo va a haber que calcular el esfuerzo cortante resistente total, que es la suma del

esfuerzo cortante resistente del hormigón (VCR) y el de los estribos de acero (VSR).

Para calcular el esfuerzo cortante del hormigón utilizamos las fórmulas que vienen

en las Normas Técnicas Complementarias para Diseño y Construcción de Estructuras de

Concreto.

Si p < 0,015

Si p > 0,015

Donde:

fc* resistencia nominal del hormigón a compresión, MPa (kg/cm²)

La cuantía del acero de refuerzo longitudinal a tensión (p) se calcula de la siguiente

forma:

p = Asb ⋅d

=62,276100 ⋅108

= 0,0058

( ) *202.0 cCR fpFRbdV +=

*5.0 cCR fFRbdV =

27

Como en nuestro caso p < 0,015 utilizamos la primera fórmula con lo que

obtenemos VCR = 48,84 t.

VCR = FR ⋅b ⋅d ⋅ 0,2+ 20p( ) ⋅ fc* =0,5×0,8×100×108× 0,2+ 20×0,0058( )× 320

1000= 48,84t

Para calcular el VSR hay que utilizar la siguiente fórmula:

Donde:

Av área de todas las ramas de refuerzo por tensión diagonal comprendido en una distancia s; también, en vigas diafragma, área de acero de refuerzo vertical comprendida en una distancia s, mm² (cm²)

s separación del refuerzo transversal, mm (cm)

Para el cálculo de Av revisamos la sección del armado que toma el esfuerzo cortante

máximo, esta va a ser la sección D-D del armado P233 que está en la figura 13.

SECCIÓN D-D

Figura 13: Sección D-D del Armado P233.

Esta sección tiene 4 estribos que son varilla del #4 a cada 50 cm y otros 4 que son

de varilla del #8 a cada 25 cm, es decir con un espaciamiento s = 50 cm y s = 25 cm

respectivamente. Para sacar Av dividimos entre la longitud unitaria del armado.

sdfyAvFRVSR⋅⋅⋅

=

28

#4 @ 50 cm: Av = 1,538 cm2/m; VSR = 11,16 t;

Área de una varilla del #4 = 1,267 cm2

Av = 4×1,2673,295

=1,538cm2 m

VSR =FR ⋅Av ⋅ fy ⋅d

s=0,8×1,538× 4,2×108

50=11,16t

#8 @ 25 cm: Av = 6,151 cm2/m VSR = 89,28 t

Área de una varilla del #8 = 5,067 cm2

Av = 4×5,0673,295

= 6,151cm2 m

VSR =FR ⋅Av ⋅ fy ⋅d

s=0,8×6,151× 4,2×108

25= 89,28t

Haciendo la suma obtenemos un esfuerzo cortante resistente total de VSR = 100,44 t.

Para obtener esfuerzo cortante resistente total VR hacemos la suma de VCR y VSR,

esto nos da un total de VR = 149,26 t. Comparándola con el valor máximo que nos da el

programa Paris V = 99,52 t, observamos que la sección resistirá el esfuerzo. Haciendo

cálculos análogos, se revisan los demás casos del Muro Milán con sus respectivos armados.

29

4 DISEÑO DE LOS TROQUELES

4.1 Ubicación de los Troqueles

La Figura 14 presenta la ubicación de los troqueles. Los troqueles Tr-01 a Tr-02 son

diagonales y están ubicados en las esquinas formadas por los ejes G y H al N.Tr. = -

1,182m. Los troqueles del Tr-05 al Tr-09 son perpendiculares al muro y están colocados en

dos niveles.

E F G

4

FE

Y

2

3'

3

R1

1'

1

H

H

G

Figura 14: Ubicación de los troqueles para el Top-Down de Torre Reforma

4.2 Cálculo de los Troqueles

30

Con respecto a la norma del American Institute of Steel Construction de Allowable

Stress Design el esfuerzo admisible en servicio de una sección solicitada axialmente a la

compresión, se calcula de la manera siguiente:

Cuando Klr

la relación de esbeltez efectiva es menor a cC el esfuerzo admisible es:

Fa =1− (Kl / r)

2

2Cc2

"

#$

%

&'Fy

53+3(Kl / r)8Cc

−(Kl / r)3

8Cc3

Con Cc =2π 2EFy

Cuando Klr>Cc :

Fa =12π 2E23(Kl / r)2

Dónde,

l longitud del troquel entre apoyos,

K coeficiente de esbeltez = 1,

I Momento de inercia de la sección del troquel,

S Modulo de sección elástico,

r radio de giro que gobierna el diseño,

rKl / relación de longitud efectiva de esbeltez,

cC relación de esbeltez,

aF Esfuerzo admisible en el troquel,

31

La resistencia a la compresión axial en el troquel se calcula:

Presist = A×Fa

La solicitación en los troqueles Tr-01 a Tr-02 se calcula:

Psolicit =Carga/m× Ltrib

sinα

Dónde,

A Área de la sección del troquel

resistP Fuerza permisible en el troquel,

solicitP Solicitación en el troquel,

Carga/m Carga por unidad de longitud, por troquel obtenida de análisis,

tribL longitud tributaria por troquel,

α ángulo entre el troquel y el muro de apoyo,

La Tabla 4 siguiente, presenta por cada nivel y cada troquel, la carga resistente

según diseño y la solicitación calculada con el programa Paris.

Para la solicitación en los troqueles Tr-05 a Tr-09 se realizó un modelo SAP2000,

con lo cual se modeló la viga madrina y los troqueles como apoyos. Se aplicó a la viga la

carga repartida de empuje de suelos como sigue:

Prepartida =Carga/m*Ltrib

Lviga

La reacción en los apoyos dio la carga axial en t por cada troquel.

32

. 4:

33

En la Tabla 5 se encuentran los datos que se utilizaron para calcular las solicitaciones de

carga en cada troquel.

Tabla 5: Cálculo de las solicitaciones en los troqueles.

Troquel Nivel Carga/m (tm)

tribL

(m)

α (°)

solicitP

(t)

Tr-01 -1,182 17,8 3,12 35 96,68 Tr-02 -1,182 17,8 3,02 35 93,83 Tr-05 -3,275 28,02 9,31 90 143,00 Tr-05 -8,825 34,32 9,31 90 183,40 Tr-06 -3,275 28,02 9,31 90 143,00 Tr-06 -8,825 34,32 9,31 90 183,40 Tr-07 -2,5 23,30 6,98 90 92,44 Tr-07 -8,5 36,58 9,95 90 109,00 Tr-08 -2,5 23,30 6,98 90 84,74 Tr-08 -8,5 36,58 9,95 90 170,00 Tr-09 -1,182 14,34 3,16 90 45,3 Tr-09 -8,5 36,58 9,95 90 87,50

Con base en los cálculos realizados, los troqueles propuestos tienen la capacidad

requerida para soportar el empuje generado por los suelos y por las colindancias, actuando

sobre el muro Milán.

34

5 DISEÑO DE LAS VIGAS MADRINAS 5.1 Características de las Vigas Madrinas

Todas las vigas madrinas presentan un peralte de 1 m y un ancho variable entre 1 m

y 1,5 m. Las vigas madrinas de los Tr-05 y Tr-06 tienen una longitud de 8,585 m y

presentan dos niveles: a -3,275 m y a -8,825 m. Las vigas madrinas de los troqueles Tr-07 a

Tr-09 tienen una longitud de 6,226 m a -2,50 m y de 9,552 m a -8,5 m. Para más detalle

consultar la Figura 14.

Tabla 6: Características de las vigas madrinas.

5.2 Resistencia a la Flexión

Para revisar esto, se utiliza los antes citados Reglamento de Construcciones del

Distrito Federal, así como las Normas Técnicas Complementarias para Diseño y

Construcción de Estructuras de Concreto, en las que se encuentran las siguientes fórmulas

para la revisión por flexión.

Donde:

ρ min densidad Mínima de Acero

fc’ resistencia especificada del hormigón a compresión, MPa (kg/cm2)

fy esfuerzo especificado de fluencia del acero de refuerzo, MPa (kg/cm2)

p cuantía del acero de refuerzo longitudinal a tensión

As área de refuerzo longitudinal en tensión en acero de elementos a flexión; también, área total del refuerzo longitudinal en columnas; o también, área de las barras principales en ménsulas, mm² (cm²)

Viga Madrina

Nivel (m)

Ancho Peralte Refuerzo longitudinal cara excavación

Refuerzo longitudinal cara tierra

Refuerzo transversal

Longitud Viga

Tr-05 Tr-06 -3,275 1m 1m 20 vars #10 10 vars #10 2E#6@20cm 8,585m Tr-05 Tr-06 -3,275 1,5m 1m 10 vars #10 7 vars #10 2E#6@20cm 8,585m Tr-05 Tr-06 -8,825 1m 1m 20 vars #10 10 vars #10 2E#6@20cm 8,585m Tr-07 Tr-09 -2,5 1m 1m 20 vars #10 10 vars #10 2E#6@20cm 6,226m Tr-07 Tr-09 -8,5 1m 1m 20 vars #10 10 vars #10 2E#6@20cm 9,552m

y

c

ff '

min7.0

=ρ cfdbfyAsq"⋅⋅

⋅=

bdAsp = MR = FRbd

2 fc ''q 1− 0,5q( )

35

b ancho de una sección rectangular, o ancho del patín a compresión en vigas T, I o L, o ancho de una viga ficticia para resistir fuerza cortante en losas o zapatas, mm (cm)

d peralte efectivo en la dirección de flexión; es decir, distancia entre el centroide del acero de tensión y la fibra extrema de compresión, mm (cm)

fc’’ magnitud del bloque equivalente de esfuerzos del hormigón a compresión, MPa

(kg/cm²) MR momento flexionante resistente de diseño, N·mm (kg·cm) FR factor de resistencia

En las tablas siguientes se presenta la resistencia a la flexión para cada tipo de viga

madrina y cada cara. Tabla 7: Resistencia a flexión de viga con 20 varillas #10 y 1m de ancho.


Resistencia a flexión del muroDatos Definición de términose = 100 cm espesor de muro Milánf'c = 400 kg/cm2 resistencia especificada del concreto a compresiónfy = 4200 kg/cm2 esfuerzo de fluencia del acero de refuerzof*c = 320 kg/cm2 resistencia nominal del concreto a compresiónf''c = 272 kg/cm2

FR = 0.9 Factor de Resistenciar = 13.25 cm recubrimiento libre a acero principalAs = 158.35 cm2 124.5 kg/m2 área de acero de refuerzo en tensiónρ = 0.0183 porcentaje de acero de refuerzoq = 0.2819d = 86.75 cm b = 100 cmMp = 446.07 tm

W

( )qqfbdFM cRR 5.01''2 −=



W


36



5.3 Esfuerzos a Flexión Solicitados

En las figuras siguientes se presentan los esfuerzos a flexión obtenidos del modelo

SAP2000 para cada tipo de viga madrina. Para obtener esos esfuerzos se modeló la viga

madrina, con apoyos representando los troqueles. Se aplicó a la viga la carga repartida de

empuje de suelos como sigue:

Prepartida =Carga/m*Ltrib

Lviga



W




W


37

Dónde,

Carga/m Carga por unidad de longitud, por troquel obtenida de análisis PARIS,

tribL longitud tributaria por viga madrina,

Tabla 11: Carga repartida aplicada sobre cada viga madrina.

Viga Madrina Nivel Carga/m (t/m)

tribL (m)

Tr-05-06 -3,275 28,02 9,31 Tr-05-06 -8,825 34,32 9,31 Tr-07-08-09 -2,5 23,30 6,98 Tr-07-08-09 -8,5 36,58 9,95


Tr-05, Tr-06, a -3,275 m.


Tr-05, Tr-06, a -8,825 m.


Tr-07, Tr-08, Tr-09 a -2,5 m.

-‐22

124

-‐27

152

65

38


Tr-07, Tr-08, Tr-09 a -8,5m.

Se considera un factor de carga de 1,5 con respecto a esas solicitaciones.

Tabla 12: Tabla recapitulativa de las solicitaciones y de las resistencias a la flexión de las vigas

madrinas.

Nivel Momento (tm) [+]

Momento Último (tm) [+]

MR (tm) [+] Momento (tm) [-]

Momento Último (tm) [-]

MR (tm) [-]

Tr-05-06 -3,375 124 186 399,88 -22 -33 -250,25 Tr-05-06 -8,875 152 228 446,07 -27 -40,5 -250,25 Tr-07-08-09 -2,5 65 97,5 446,07 -8,7 -13,05 -250,25 Tr-07-08-09 -8,5 70 105 446,07 -71 -106,5 -250,25

Los esfuerzos a flexión soportados por la viga son inferiores al momento resistente.

5.4 Resistencia al Cortante

Con base en las Normas Técnicas complementarias para Diseño de Estructuras de

Concreto, la resistencia al corte de la sección de hormigón está dada por:

( ) *202.0 cCR fpFRbdV += para p < 0,015

*5.0 cCR fFRbdV = para p > 0,015

La resistencia al cortante que aporta los estribos se calcula:

sdfyAvFRVSR⋅⋅⋅

=

De esas dos expresiones se obtiene la resistencia total al cortante de la viga:

crSRr VVV +=

70 -‐71

39

Por lo tanto para 2 estribos del #6 a cada 20cm tenemos:

Tabla 13: Resistencia al cortante de las secciones de viga. p Vcr (t) Vsr (t) Vr (t)

Ancho 1 m, 10 vars #10 0,00882348 48,34 171,86 220,2

Ancho 1,5 m, 7 vars #10 0,0039663 55,86 267,63 323,49

En las figuras siguientes se presenta los esfuerzos a cortante obtenidos del modelo

SAP2000 para cada tipo de viga madrina.

Figura 19: Cortante solicitante en t para la viga madrina correspondiente a los troqueles

Tr-05 y Tr-06 a -3,275 m.


Tr-05 y Tr-06 a -8,825 m.


Tr-07, Tr-08, Tr-09 a -2,5 m.

-‐61.5

61.5

94

-‐94

-‐115 115

40


Tr-07, Tr-08, Tr-09 a -8,5 m.

Tabla 14: Tabla recapitulativa de las solicitaciones y de las resistencias al cortante de las vigas

madrinas.

Nivel Vmax (t) V Último (t) VR (t) Tr-05-06 -3,375 94 141 220,2 Tr-05-06 -8,875 115 172,5 220,2 Tr-07-08-09 -2,5 61,5 92,25 220,2 Tr-07-08-09 -8,5 104 156 220,2

Los esfuerzos cortantes soportados por la viga son inferiores al esfuerzo cortante

resistente. En conclusión, con base en los cálculos realizados, las vigas madrinas propuestas

tienen la capacidad requerida para soportar el empuje generado por los suelos y por las

colindancias.

104

41

6 DISEÑO DE LA LOSA DE PLANTA BAJA

Para el diseño de la losa de planta baja se utiliza el programa SAP2000, este es un

programa que utiliza métodos numéricos para calcular estructuras. Para hacer el mallado se

puede hacer directamente en el programa o se puede importar desde Autocad, que es lo que

yo he hecho. A continuación, en la Figura 23 está el mallado que utilicé, los cuadriláteros

rojos son shells, que son elementos finitos definidos por cuatro nodos y con seis grados de

libertad por nodo en los cuales se calculan los parámetros. Los puntos verdes son las

restricciones que pueden ser empotramientos o restricciones de traslación o rotación en

alguna dirección. En este caso todos los puntos verdes son empotramientos, es decir,

impiden la traslación y rotación en todas las direcciones. Este estudio se realizó en la Zona

2, que es la zona en le corresponde a la Torre. En el estudio de la losa se busca cumplir con

las solicitaciones de la manera más holgada posible, siempre se busca diseñar teniendo la

mayor seguridad posible.

Figura 23: Losa Zona 2 en el SAP2000.

42

La carga que utilizamos para este caso es una carga repartida por toda el área de 2

t/m2, necesitamos que la losa resista esta carga ya que sobre esta losa va a estar toda la

maquinaria que se va a utilizar para la construcción de la cimentación. Una vez teniendo el

mallado también se le asignan a los cuadriláteros shell un espesor y un material. A

continuación, en la Figura 24 podemos observar las deformaciones que el programa nos da

para las cargas que le dimos. Las deformaciones que observamos están exageradas, las

vemos así para ver las tendencias de lo que va a ocurrir con la losa.

Las Figuras 25 y 26 son la representación de los momentos M11 y M22

respectivamente. M11 es el momento según el eje X y M22 es el momento según el eje Y.

Como se puede observar en las figuras estos momentos prácticamente se mantienen en toda

la losa en valores entre -50 y 50 t·m. Como tanto los momentos como las deformaciones

tienen valores aceptables, se puede afirmar que la losa está bien diseñada.

Figura 24: Deformaciones en el modelo de SAP2000

43

Figura 25: Diagrama del Momento M11

Figura 26: Diagrama del Momento M22

44

7 DADO DE LA TORRE GRÚA 7.1 Reacciones de la Torre Grúa

El dado de la Torre Grúa es la estructura que soportará a ésta a lo largo de la

construcción de la cimentación. Esta grúa va a ser una modelo J-175 de la empresa

ESPAMEX. En la Figura 27 se puede observar un dibujo de la grúa con una representación

de las reacciones que transmite, en la Tabla 15 están las reacciones que ésta genera en

servicio y fuera de servicio. Otro dato que necesitamos para el diseño del dado es el

momento torsor en servicio, este es MD = 208 kN·m.

Figura 27. Reacciones de la Torre Grúa.

Altura Bajo Gancho (m) En Servicio Fuera de Servicio

MR (kN·m) H (kN) V (kN) MR (kN·m) H (kN) V (kN)

53.32 2351 51 965 3189 121 865

Tabla 15: Reacciones de la Torre Grúa.

45

7.2 Localización del Dado de la Torre Grúa

La Figura 28 presenta la ubicación del dado de la Torre Grúa. Esta centrado sobre el

armado P303-1.

E

Figura 28: Ubicación del armado del muro Milán abajo del dado de la Torre Grúa

7.3 Estructura Base

Para preservar la estructura definitiva de la zona se propone construir el dado

respetando los armados necesarios para la trabe de coronamiento, el muro de la Torre y el

muro Milán, como base. Sobre esa base y fuera del muro definitivo se integra la estructura

metálica “Pie de apoyo” de la Torre Grúa y se arma y cuela según los requisitos necesarios

46

a la estabilidad del dado. Una vez construida toda la subestructura se demolerá lo inútil para

no estorbar con la arquitectura definida.

Figura 29: Dimensiones de la estructura metálica base de la Torre Grúa.

47

A A

B

B

Figura 30: Esquema del dado y del muro Milán, vista en planta.

Las dimensiones del dado, para incluir la estructura base de la Torre Grúa en el

dado respetando un recubrimiento mínimo de 7cm, serán de 257cm x 257cm x 205cm de

altura.

7.4 Diseño de los Armados para Dado de la Torre Grúa

Los elementos mecánicos sobre el muro Milán debidos a la operación de la Torre

Grúa son temporales, esto es importante ya que los elementos mecánicos generados en las

maniobras de la grúa, no generarán un estado de esfuerzos parásito que se sume a la

condición de servicio de la Torre.

Muro Milán P303-‐1

Dado

48

7.4.1 Verificación de Flexión Vertical en Muro Milán-Dado

Para un hormigón f’c de 350 kg/cm2, la cuantía de acero mínimo con base en las

Normas Técnicas complementarias para Diseño y Construcción de Estructuras de Concreto

(NTC-Concreto) está dada por:

ρmin =0.7 fc

'

fy = 0.7 3504200

= 0,0031 = 0,31%

La revisión se hace en la dirección perpendicular al plano del muro. Considerando

que el peralte efectivo por flexión vertical “d” es 169,12 cm. Se necesitan 169,12 x 257 x

0,0031 = 134,74 cm2 de acero de refuerzo por toda el área del dado. En los armados del

muro tenemos por cada armado y cara 18 varillas del #12, separadas a ejes 31,19 cm, esto

nos da 205,2 cm2, con lo que cumplimos con la cuantía mínima. Además tenemos 9 varillas

del #8 en los lados del dado, lo cual nos aporta una cuantía suplementaria de 45,6 cm2.

Considerando el armado del muro Milán para el cálculo de la resistencia del dado a

la flexión, tenemos d = 169,12cm (ver Figura 30). El armado del muro Milán nos da una

capacidad a flexión con base en las Normas Técnicas complementarias para Diseño y

Construcción de Estructuras de Concreto de 1257,14 t·m.

Tabla 16: Cálculo del momento resistente de la sección combinada muro Milán – dado grúa.

Resistencia a flexión del muroDatos Definición de términose = 257 cm espesor del dado f'c = 350 kg/cm2 resistencia especificada del concreto a compresiónfy = 4200 kg/cm2 esfuerzo de fluencia del acero de refuerzof*c = 280 kg/cm2 resistencia nominal del concreto a compresiónf''c = 238 kg/cm2


W


49

El momento a flexión que genera la grúa, según los datos de ESPAMEX es de 3189

kN·m lo cual representa 325 t·m. Con un Factor de Carga de 1,5 (condiciones dinámicas de

las maniobras) obtenemos un momento último de Mu de 487,8 t·m.

Momento

(kN·m)

Momento

(tm)

Mu

(tm)

3189 325,2 487,8

Tabla 17: Momento solicitante de la grúa

El momento resistente que aporta el muro Milán es superior al esfuerzo transmitido

por la grúa: Mr = 1257,14 t·m > Mu = 487,8 t·m.

7.4.2 Diseño por Cortante

Se revisa la sección crítica al cortante según las Normas Técnicas complementarias para

Diseño y Construcción de Estructuras de Concreto. Las expresiones para Vcr que se

presentan enseguida para distintos elementos son aplicables cuando la dimensión

transversal h del elemento, paralela a la fuerza cortante, no es mayor de 700 mm. Cuando la

dimensión transversal h es mayor que 700 mm, el valor de Vcr deberá multiplicarse por el

factor obtenido con la siguiente expresión:

0,8 < 1-0,00004 (h-700) < 1

En este caso h = 2050 mm y f = 0,95.

VCR = FRbd 0,2+ 20ρ( ) fc * Con ρ < 0,015

VCR = 0,5FRbd fc * Con ρ > 0,015

Como ρ = 0,0048 < 0,015 entonces:

VCR = 0,8×257×205× (0,2+20×0,0048)× 280 ×0, 95=198322kg =198,3t

50

El cortante que genera la grúa, según los datos de ESPAMEX es de 965 kN lo cual

representa 101,6 t. Con un Factor de Carga de 1,5 obtenemos un cortante último de Vu de

152,4 t. En el cálculo de la fuerza cortante actuante sobre el dado, se añade el efecto

cortante debido al efecto de vuelco. Este momento aporta un cortante Vdebidoalvolteo =Mue

con

e la excentricidad entre apoyos de la estructura metálica base. Se tiene e = 216,5 cm (ver

Figura 30). Para el cortante se toma en cuenta el peso propio del dado fuera de la sección

del muro.

Cortante (kN)

Cortante (t)

Vu (t)

Mu (t·m)

e (m)

Vdebido

volteo (t)

Peso del dado

(t)

Vu tot (t)

965,00 101,60 153,5 487,8 2,17 225,3 3,9 302,06

Tabla 18: Cortante solicitante de la grúa

Vu tot = Vu/2 + Vdebido volteo. El cortante resistente del hormigón que aporta el dado es inferior

al esfuerzo transmitido por la grúa: Vcr = 198.3 t < Vu tot = 302,06 t. Se necesita estribos

horizontales para tomar el cortante. Se proponen 4 estribos del #6, lo que da 8 ramas:

s =FR.Av. fy.d.(senϑ + cosϑ )

Vsr=0,8×8×2,85× 4200×243(sen90+ cos90)

302,06−166,1=136,9cm

Con esa revisión para 4 estribos #6 se necesita un espaciamiento s de 136.9 cm

según las Normas Técnicas complementarias para Diseño y Construcción de Estructuras de

Concreto, lo cual no es real. Entonces se revisa al cortante directo:

Con FR = 0,4

Si consideramos un s = 30 cm obtenemos en la altitud del dado 6 líneas de 4 estribos del

#6. Lo cual nos aporta una resistencia. El cortante resistente que aporta los 4 estribos #6 a

cada 30cm es superior al esfuerzo cortante transmitido por la grúa.

51

7.4.3 Diseño por Torsión

Se revisa la resistencia a la torsión según las Normas Técnicas complementarias para

Diseño y Construcción de Estructuras de Concreto.

Tr = 0,27FR fcAg2

Pcp= 0,27×0,8 280 (2, 57×2,57)

2

2, 57× 4=15,34t

Dónde,

gA Área de hormigón de la sección estudiada

cpP Perímetro de la sección estudiada,

FR Factor de seguridad a la torsión 0,8.

La fuerza a la torsión que transmite la grúa es de 208 kN·m lo cual representa 21,21 t·m.

Con un Factor de Carga de 1.5 obtenemos un momento último de Mu de 31,82 t·m.

Momento

(kN·m)

Momento

(t·m)

Mu

(t·m)

208 21,21 31,82


La resistencia del hormigón es menor que la fuerza transmitida por la grúa: Tu =

31,82 t·m > Tr = 15,34 t·m. Se necesita acero de refuerzo para tomar esta fuerza. El

refuerzo mínimo del estribo a torsión debe de respetar:

Av+ 2At = 0,30 fc* bsfyv

≥3,5bsfyv

Dónde,

52

vA Área de todas las ramas de refuerzo por tensión diagonal comprendido en una

distancia s

tA Área transversal de una sola rama de estribo que resiste torsión, colocado a una

separación s,

FR Factor de seguridad a la torsión 0,8,

yvf Esfuerzo especificado de fluencia de los estribos el cual no excederá de 412 KPa

(4200 kg/cm2)

s Área transversal de una sola rama de estribo que resiste a torsión, colocado a una

separación s.

Se propone una separación para los estribos de 25cm < 30 cm. De las Normas Técnicas

complementarias para Diseño y Construcción de Estructuras de Concreto se deduce:

At =0,30 280 257×25

42002

= 3,84cm2 ≥3,5×257×25

4200= 5,35cm2

Se necesitan 5,35cm2 como refuerzo mínimo para la torsión, para fines constructivos se

propone varillas del #8 a cada 25cm.

Un estribo del #8 a cada 25cm nos da una resistencia:

Tsr =At ⋅FR ⋅2A0 ⋅ fyv cotφ

s=5,06×0,8×2×5,02× 4200× cot(45)

25= 606t

Con A0 =0,85× (257− 2× 7)2

10000= 5,02cm2

53

Donde,

0A Área bruta encerrada por el flujo de cortante e igual a 0.85Aoh (área comprendida por

el perímetro Ph, medido en el eje, del estribo a torsión más alejado)

ϕ Angulo con respecto al eje de la pieza que forman los puntales de compresión que se

desarrollan en el hormigón para resistir torsión según la teoría de la analogía de la

armadura espacial. No debe ser menor de 30 grados ni mayor de 60 grados. Se

recomienda que φ = 45 para elementos sin pretensado o parcialmente pretensados y

φ= 37.5 para elementos totalmente pretensados.

tTtTTTr usrr 8,313,59157634,15 =>=+=+=

Los estribos del refuerzo mínimo a torsión nos permiten tomar la torsión generada por la

grúa.

El refuerzo longitudinal mínimo debe de respetar:

Ast,min = 1,3 fc*Acpfy

−AtsPh fyv

fy=1,3 280 ×6,6×10000

4200−5,0625

×948× 25304200

= 226,5cm2

Dónde,

Acp Igual a Ag aquí.

Solo considerando el armado vertical del muro Milán 36 varillas del #12 tenemos 410cm2

lo cual satisface la norma. Además estamos poniendo varillas verticales del #8 a cada 25cm

en los bordes laterales del dado.

54

Con base en los análisis realizados, el armado propuesto del dado de la Torre Grúa deberá

tener las siguientes características:

• Se sigue las varillas verticales del muro Milán 36 varillas #12

• 4 estribos #6 a cada 30cm para tomar el cortante

• 1 estribo #8 a cada 25cm para tomar la torsión

• Varillas #8 a cada 25cm en los bordes del dado

55

8 BIBLIOGRAFÍA

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Foundation Engineering. Terzaghi Lectures, 1963-1972, ASCE, New York.

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Recimentaciones. El Salvador.

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de carrera” Escuela T.S. de I. de Minas. Madrid. Consulta realizada entre junio de

2011 y febrero de 2012.

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• DÍAZ CURIEL, Jesús (1999-2000): Teoría y Práctica de la Prospección Geofísica.

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• FLETCHER, Gordon (1989): Estudio de Suelos y Cimentaciones en la Industria de

la Construcción. Editorial Limusa. México.

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Técnicas Complementarias para el Diseño y Construcción de Cimentaciones. Tomo

II, Nº 103-Bis. México D.F.

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Complementarias para Diseño y Construcción de Estructuras de Concreto. México

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• GACETA OFICIAL DEL DISTRITO FEDERAL (2004): Reglamento de

Construcciones para el Distrito Federal. México D.F.

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• MARSAL, Raúl J.; MAZARI, Marcos (1969): El Subsuelo de la Ciudad de México.

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Dinámicos Horizontales. Técnicos Asociados, S. A. Barcelona.

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• TERZAGHI, Karl Von; PECK, Ralph Brazelton (1967): Soil Mechanics in

Engineering Practice. McGraw-Hill.

• ZEEVAERT, Leonardo (1973): Foundation Engineering for Difficult Subsoil

Conditions. Van Nostrand Reinhold. New York.


MÉXICO D.F.

DOCUMENTO 2: ESTUDIO ECONÓMICO

59

1 INTRODUCCIÓN

En el medio de la construcción se acostumbra que las empresas constructoras

interesadas en un proyecto participen en un concurso, al final el cliente decide darle el

proyecto a la empresa constructora que haya presentado el proyecto que, a su parecer, sea

más conveniente. En la mayoría de estos concursos se acostumbra hacer una propuesta

técnica en la que se explique la manera en la que se va a realizar la obra y una propuesta

económica. La propuesta económica muchas veces es la parte más importante al

presentarse un concurso, ya que el cliente siempre le va a interesar cuidar el aspecto

económico lo más posible.

En este documento se realizará un propuesta económica estimada de las inversiones

que requiere la obra, esto se hace por medio del método de costos unitarios. Este método

consiste en sacar el precio por unidad y multiplicarlo por las unidades que se requieran.

En rasgos generales el costo de la cimentación se puede dividir en dos partes; el Muro

Milán y la trabe de coronamiento. El monto total de la cimentación es 84 104 200 MXN

que al tipo de cambio actual (1 EUR = 16,98 MXN) son 4 952 697 EUR.

60

2 DESGLOSE DE COSTOS

2.1 Muro Milán Los costos de esta parte se desglosan de la siguiente manera:

• Movilización de maquinaria, equipo, personal y herramientas. • Instalación y desinstalación de equipo para la ejecución de Muro Milán.

Se considera un lote de 185 158 MXN.

• Construcción de Muro Milán definitivo.

Se consideran 9628 m3 a un precio de 5736 MXN c/u. El monto es de 55 226 208 MXN.

• Suministro de acero de refuerzo de en obra.

Se consideran 1750 t a un precio de 10 355 MXN c/u. El monto es de 18 121 250 MXN.

• Suministro y colocación de conectores mecánicos de rosca.

Se consideran 568 piezas a un precio de 202 MXN c/u. El monto es de 114 736 MXN.

• Habilitado, armado y colocación de acero de refuerzo. • Incluye: traslapes, ganchos, escuadras.

Se consideran 1750 t a un precio de 3716 MXN c/u. El monto es de 6 503 000 MXN.

• Suministro e instalación de barras de anclaje.

Se consideran 3910 piezas a un precio de 982 MXN c/u. El monto es de 3 839 620

MXN.

Para la parte del muro milán tenemos un total de 83 804 814 MXN.

61

2.2 Trabe de Coronamiento Los costos para esta parte se desglosan de la siguiente manera: • Suministro, colocación y vibrado de concreto no bombeable para trabe de

coronamiento.

Se consideran 48 m3 a un precio de 1936 MXN c/u. El monto es de 92 928 MXN.

• Preparación de la superficie de concreto sano entre el muro milán y la trabe de coronamiento, con chorro de agua a presión o similar.


• Suministro de acero de refuerzo de obra.

Se consideran 12 t a un precio de 8 021 MXN c/u. El monto es de 96 252 MXN.

• Habilitado, armado y colocación de acero de refuerzo. • Incluye: traslapes, ganchos, escuadras.

Se consideran 12 t a un precio de 4 814 MXN c/u. El monto es de 57 768 MXN.

• Cimbra.

• Acabado aparente de trabe de coronamiento.


Para la parte de la trabe de coronamiento tenemos un total de 299 386 MXN.

Sumando las dos partes obtenemos el monto total de la cimentación que es:

84 104 200 MXN


MÉXICO D.F.

DOCUMENTO 3: PLIEGO DE CONDICIONES

63

1 OBJETO

En este Pliego de Condiciones se pretenden definir las especificaciones técnicas del

Proceso Constructivo de la Cimentación de Torre Reforma.

2 PROCESO CONSTRUCTIVO

Como primera fase del proceso constructivo, se deberán demoler las estructuras y

cimentaciones existentes en el sitio de tal forma que se pueda tener una plataforma de

trabajo competente, horizontal y drenada al nivel N.P.Tr.-0,00 m, que garantice la

estabilidad de los equipos que circularán en ella. Para la formación de esta plataforma

podrá utilizarse el material producto de la demolición.

Después deberá efectuarse el trazo y la ubicación de los brocales de hormigón

reforzado y hacer la construcción de éstos con sección transversal de 20 x 80 cm, tal como

se ve en las Figuras 1 y 2. De ser necesario deberán protegerse los cortes verticales de las

colindancias.

Formada la plataforma de trabajo, se procederá a realizar la movilización de la

maquinaria y equipo al sitio, así como del personal que ejecutará la construcción del muro

Milán y las pilas de cimentación.

64

Figura 1: Detalle general de brocales para el Muro Milán de 120 cm de ancho.

Figura 2: Plataforma de trabajo y construcción de brocales.

65

2.1 Etapas del Proceso Constructivo Top-Down

1. Construcción de muro Milán definitivo.

2. Construcción de brocales para muros interiores.

3. Perforación y colado de muros interiores.

4. Colocación de perfiles metálicos pre-cimentados en los muros interiores en los que

sea necesario y relleno de las perforaciones con grava.

5. Construcción de pozos de bombeo.

6. Operación del sistema de bombeo.

7. Construcción de trabe de coronamiento.

8. Excavación de la plataforma (zona 1 y 2) hasta el nivel -1,6m, se colocan troqueles

en las esquinas de los muros Milán al lado del Edificio catalogado (sobrecarga 5

t/m2).

3

1

B C D E F G

4

FA B C D E

Y

Y

2

3'3

R1

1'1

1'

2

HG

CALL

E RIO

ATO

YAC

AV.

PASEO

DE

LA R

EFO

RM

A

Casa catalogada

CALLE RIO ELBA


HA


Figura 3: Excavación de todo el predio hasta -1.6m (zona 1 y 2).

66

3

1

B C D E F G

4

FA B C D EY

Y

2

3'3

R1

1'1

1'

2

HG

CALL

E RIO

ATO

YAC

AV.

PASEO

DE

LA R

EFO

RM

A

Casa catalogada

CALLE RIO ELBA


HA


Figura 4: Colocación de troqueles en los rincones al lado del edificio catalogado.

Zona 2 Zona 1

67

9. Excavación del núcleo de la zona 1 hasta el S1 (NCS del sótano 1 = -5,53 m).

Durante la excavación se coloca los troqueles al llegar 50 cm debajo de su nivel. En

paralelo se realiza los colados de la losa planta baja de la zona 2 (NCS del sótano 1

= -0,750 m debajo de la casa o +0,00 m en general).

3

1

B C D E F G

4

FA B C D EY

Y

2

3'3

R1

1'1

1'

2

HG

CALL

E RIO

ATO

YAC

AV.

PASEO

DE

LA R

EFO

RM

A

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HA


Figura 5: Excavación zona 1 hasta sótano 1 con colocación de troqueles y colado planta baja

zona 2 (izquierda).

Zona 2 Zona 1

68

10. Excavación del núcleo de la zona 2 hasta el S1 (NCS del sótano 1 = -5,53 m)

utilizando la ventana dejada en la losa de la planta baja (en morado en la figura 6).

En paralelo se realizan los colados del S1 de la zona 1 (NCS = -5,53 m) en azul en

la figuras 6 y 7.

3

1

B C D E F G

4

FA B C D EY

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2

3'3

R1

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1'

2

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Figura 6. Excavación del núcleo de la zona 2 hasta el sótano 1 y colados del sótano 1 de la zona

1.

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Figura 7: Excavación del núcleo de la zona 2 por la ventana (izquierda) hasta el sótano 1 y colados del sótano 1 de la zona 1 (derecha).

Zona 2 Zona 1 NCS = -5.525m

70

11. Colados del S1 de la zona 2 (NCS = -5,53 m) y montaje de torre grúa.

3

1

B C D E F G

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R1

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1'

2

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Figura 8: Colados del sótano 1 de la zona 2 (izquierda) y montaje de la torre grúa.

71

12. Excavación del núcleo hasta S2 en las zonas 1 y 2.

3

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Figura 9: Excavación y colados de S2, los colores representan los diferentes niveles de NCS. Ubicación de los troqueles.

13. Construcción de la losa S2. A partir del S2 para abajo las losas que conforman los

sótanos no tienen continuidad horizontal en toda el área, ya que forman desniveles

con diferencia de altura entre ellos de 1,50 m y están conectadas a través de las

rampas de circulación. En la zona 2 la losa S2 tiene una franja que está a -10,50 m y

otra que está a -8,925 m. En la zona 1 una losa está a -8,925 m y la otra a -9,070 m.

NCS = -10.5m

NCS = -8.925m

NCS = -9.07m

72

14. Excavación del núcleo hasta S3.

3

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NCS.

15. Construcción de la losa S3. La losa S3 tiene diferentes niveles: NCS = -11,90 m,

NCS = -13,475 m y NCS = -12,45 m.

NCS = -13.465m

NCS = -11.90m

NCS = -12.45m

73


3

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Figura 11: Excavación y colados de S4, S5, S6, S7, S8, los colores representan los diferentes

niveles de NCS.

17. Construcción de la losa S4. La losa S4 se divide en dos niveles: NCS = -14,875 m y

NCS = -16,450 m.

Los siguientes sótanos tienen el mismo esquema de losas.


19. Construcción de la losa S5. La losa S5 está a -17,85 m en una de las franjas de la

zona 2 y en la zona 1, está a -19,425 m en la otra franja.





Mas profundo

Mas alto

74





zona 2 y en la zona 1, está a -28,350m en la otra franja.


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Figura 12: Colados de S9, los colores representan los diferentes niveles de NCS.

27. Construcción de la losa S9. La losa S9 solo tiene losa en una franja de ambas zonas

que está a -29,75 m.


29. Construcción de la losa S10. La losa S10 está a -31,125 m.

30. Construcción de dados y contratrabes.

31. Se completa el resto de la estructura hacia arriba.

NCS = -29.75m

75

2.2 Construcción del Muro Milán Perimetral

Se construirá el muro Milán estructural definitivo, conforme al trazo de los brocales.

La excavación se realizará desde la plataforma de trabajo hasta alcanzar el nivel de

desplante para el muro de N.D.M.-60,00m, N.D.M.-52,00m, según el caso.

Figura 13. Construcción de muro Milán perimetral.

La perforación del muro Milán se hará con equipos guiados tipo BAYA o similar

montado sobre una grúa de 80 t de capacidad y equipados con inclinómetros con el fin de

evitar desviaciones en la perforación. Las paredes de la excavación deberán cubrirse con

lodo bentonítico para mantener estable la perforación.

La resistencia a la compresión del hormigón a los 28 días, para la construcción del

muro Milán, será de 400 kg/cm2, debe ser autocompactable, tipo CIMESA, con contenido

mínimo de cemento de 375 kg/m3 y con revenimiento de 18 a 20 cm. El colado deberá

realizarse con tubo Tremie de 25 cm de diámetro, el cual se va extrayendo conforme el

76

hormigón sube de nivel dentro de la perforación, cuidando de mantenerla siempre

embebida en el hormigón.

2.3 Construcción de Muros de Cimentación Interiores

Una vez ubicados topográficamente los muros interiores se construyen los brocales

de los mismos. Estos brocales servirán de guía a los equipos de perforación y servirán de

sustento para los perfiles metálicos estructurales que se pre-cimentan en algunos de los

muros interiores. Teniendo esto, se procede a realizar la perforación de los muros interiores

hasta el nivel de desplante que es variable dependiendo de la ubicación en el predio del

muro, siendo el máximo valor N.D.P.-60,00 m y el mínimo N.D.P.-48,00 m. Para la

perforación de los muros interiores se utilizará el mismo equipo de construcción que el del

muro Milán, la perforación deberá cubrirse con lodo bentonítico para mantener la

estabilidad de las paredes. Una vez que se ha terminado la perforación hasta el nivel de

desplante, deberá colocarse el acero de refuerzo, previamente habilitado, con la ayuda de

una grúa, y posteriormente, se realiza el colado con hormigón tipo CIMESA

(autocompactable, de resistencia a la compresión simple f’c de 400kg/cm2 y 375 kg de

cemento por m3 de hormigón), con la ayuda de un tubo Tremie de 25 cm de diámetro.

Conforme va subiendo el nivel de hormigón, se va extrayendo la tubería Tremie cuidando

de mantenerla siempre embebida dentro del hormigón. Después de finalizar el colado en el

muro interior al momento de alcanzar su Nivel de Hormigón Sano (este último variable de

acuerdo a su ubicación en el predio), se deberá colocar en cada muro interior que lo

necesite, un perfil metálico que servirá como el soporte vertical de las rampas de los

sótanos, las cuales a su vez servirán como diafragmas horizontales para contención de los

empujes transmitidos por el suelo al muro. Con la ayuda de la topografía del sitio se deberá

garantizar la correcta ubicación horizontal y vertical del elemento, el cual se apoyará en los

brocales hasta que el hormigón del muro interior alcance su resistencia (ver Figuras 13 y

14).

Finalmente la perforación se rellenará con grava (material de greña) a volteo, de ser

necesario, para restablecer la plataforma de trabajo.

77

Figura 14: Construcción de los muros interiores.

Figura 15: Pre-cimentación de perfiles metálicos y relleno de perforaciones con grava.

78

2.4 Proceso Constructivo del Skin Wall

Podrán verificarse las etapas del proceso constructivo en el anexo II.

El muro de acompañamiento se construye según la secuencia siguiente:

1. Para la planta baja, el Skin Wall se cuela al mismo tiempo que la losa y se prolonga

debajo de esa misma, hasta una profundidad de 50 cm, por razones

arquitectónicas. Ver figura 22, 23, 24.

2. Se excava hasta el NCS del sótano 1. Ver figura 25.

3. Desde el sótano 1 se prepara la cimbra del Skin Wall, esa cimbra estará sostenida

por unos troqueles apoyados en varillas plantadas en el suelo. Ver figura 26.

4. Se arma y deja esperas de acero del Skin Wall hasta 50 cm debajo de la losa S1. Ver

figura 26.

5. Se cuela el Skin Wall entre el NCS del S1 y PB. Ver figura 27.

6. Se quitan las varillas y la cimbra del Skin Wall. Ver figura 28.

7. Se cuela la losa del sótano 1 junto con una parte del Skin Wall hasta 50 cm debajo

del S1. Ver figura 29. Se repite esta secuencia hasta llegar al nivel final de

concreto del Skin Wall.

Figura 16: Esquema de la liga entre muro Milán, Skin Wall y la losa de sótano.

79

2.5 Construcción de Pozos de Bombeo para Abatimiento del Agua Freática

En el interior del predio se construyen y equipan 8 pozos. Estos pozos se excavan

hasta los depósitos profundos, al nivel N-43,00 m (ver Figura 18), y se equipan con bombas

sumergibles controladas de forma automática por electro-niveles. Estas bombas se instalan

dentro de un tubo de PVC o metálico (puede ser tubo usado) de 30 cm de diámetro,

ranurado y protegido, el cual se coloca en una zanja de sección 2,7x0,6 m2 construida con

el mismo equipo que es utilizado para construir el muro Milán; la excavación de dicha

zanja se hace usando agua. El espacio entre el tubo metálico y la pared de la zanja se

rellena con grava limpia para ser utilizada como material de filtro.

1

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Figura 17: Ubicación de los pozos en el predio (rojo).

La bomba se ubicará al nivel -40,00 m y se colocan adicionalmente un par de

electro-niveles que controlan la operación de la bomba de manera automática. Existirá un

electro-nivel de arranque de la bomba al nivel -36,00 m y un electro-nivel de paro al nivel -

39,00 m.

80

Figura 18: Construcción de pozos de bombeo.

2.6 Construcción de Losas y Excavación del Núcleo

Se construirá la trabe de coronamiento de acuerdo lo indicado en los planos de

proyecto estructural, dejando las reservaciones necesarias para recibir las losas de PB

posteriormente.

Para fines de excavación, la planta baja en la zona de la Torre (zona 2) deberá fungir

como plataforma de trabajo capaz de soportar la circulación de la maquinaria y equipos de

excavación, así como el almacenamiento temporal de materiales de construcción y la

instalación de oficinas de personal. Para tal fin es necesario diseñar la losa bajo las cargas

verticales antes mencionadas así como las cargas laterales propias de los empujes que el

terreno transmite al muro Milán durante la excavación del núcleo. Se debe tener en cuenta

que es necesario ubicar estratégicamente en la losa ciertos huecos para realizar la

extracción del material producto de la excavación, así como para ingresar la maquinaria, el

81

equipo y los materiales con los que se construirán las losas. La propuesta de ubicación de

huecos y la distribución de cargas se presenta en la figura 19.

La planta baja se construye en la mitad del predio según el sistema Top Down (zona

2), la otra mitad (zona 1) se construirá después de haber realizado la subestructura.

En los sótanos se ubicarán tres huecos de excavación, que corresponden a las zonas

en las que se localizarán las rampas de circulación de los automóviles que utilicen el

estacionamiento durante la etapa de servicio de la torre.

Las losas de los sótanos subsecuentes (S1 a S10) se irán construyendo conforme se

avance la excavación del núcleo central. El proceso constructivo se distingue hasta el

sótano 4. A partir del sótano 4 la secuencia es repetitiva hasta llegar al sótano último 10.

Una atención particular se aplica a la transmisión de los esfuerzos de los empujes del suelo

sobre el muro Milán. Para la losa planta baja, el sótano 1 y el sótano 2 es indispensable la

utilización de troqueles para dar estabilidad al muro Milán. Los empujes que ejerce el

terreno sobre el muro Milán de un lado del predio, deberán transmitirse hasta el lado

contrario a través de la construcción de losas o troqueles apoyados sobre los muros

interiores de la zona central. En la figura 12 se presenta esos muros interiores y exteriores,

las aberturas en la losa para el sistema Top-Down y las sobrecargas verticales estimadas en

las colindancias y en las losas de trabajo. Estas aberturas se ubican en una zona de rampas y

al centro de las rampas circulares (rayado rojo).

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Casa catalogada

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2 ton/m²

2 ton/m²

Zona 1

Agujeros ubicados alcentro de las rampas

Edificio catalogado

Zona 2Casa catalogada

zona de rampaAgujero ubicado en

2 to

n/m²

3 ton/m²

2 ton/m²

2 to

n/m²

Figura 19: Esfuerzos laterales sobre los muros exteriores. Ubicación de los muros interiores y

de las aberturas por el Top-Down.

El dimensionamiento de las losas, las resistencias del hormigón y del acero de

refuerzo, así como la disposición de los armados y la unión de los perfiles metálicos pre-

cimentados con la losa serán las especificadas por el proyecto estructural.

Cada una de las losas diafragma de los sótanos se construirán cimbrándolas en el

lecho inferior. La cimbra que se utilice se apoyará directamente en el terreno natural y

podrá consistir en una plantilla de hormigón pobre colada contra el terreno (5 cm de

espesor promedio) con resistencia a la compresión simple f’c de 100 kg/cm2, acabado

pulido y con nivel superior que coincide con el nivel del lecho bajo de la losa en cuestión; o

bien, podrá ser cimbra de madera nivelada apoyada en polines o en una base firme.

Entonces, para la construcción de las losas en cada etapa, es necesario excavar hasta llegar

al nivel del lecho bajo de la plantilla de mortero o de la cimbra de madera.

En el caso de que se elija como cimbra la plantilla de hormigón se debe tener

especial cuidado en dejar ésta perfectamente nivelada y pulida porque de ello depende el

83

acabado final de la losa; además, deberá colocársele un desmoldante base agua para evitar

que se pegue en el hormigón de la losa ya fraguada.

Una vez que se tiene la plantilla nivelada, fraguada y preparada, o bien, la cimbra de

madera nivelada, se coloca el acero de refuerzo de cada una de las losas y posteriormente se

realiza el colado.

Las losas se podrán colar por partes en diferentes días, dejando juntas frías fuera de

las zonas de esfuerzo crítico, como se muestra en el Anexo II. Se deberá utilizar cemento de

resistencia rápida para poder tener el 100% de resistencia lo antes posible y poder así

avanzar con la excavación.

Cuando se alcanza el siguiente nivel de entrepiso, se repite la secuencia de

excavación, cimbrado, colocación del acero de refuerzo y colado, descrita anteriormente.

2.7 Construcción de Pilares

Una parte importante a considerar en el proceso de excavación es la integración de

los pilares y a los muros definitivos de hormigón a las losas.

Para fines de esta excavación existen dos tipos de pilares y muros a construirse (ver

figura 20):

1. El primer tipo (C1) corresponde a los pilares que están localizadas fuera de la

ubicación de los perfiles pre-cimentados, y que por tanto, no tienen una participación

directa en el soporte de las losas durante el proceso de excavación.

2. El segundo tipo (C2) corresponde a los pilares y muros que sí están ubicados en la

misma posición que algún perfil metálico pre-cimentado, y que, por consiguiente, es

necesaria la integración de dicho perfil pre-cimentado, del acero de refuerzo de la

columna y/o muro y de la losa de sótano al momento de colar dicha losa.

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Figura 20: Clasificación de pilares de acuerdo a su proceso de construcción.

Para el primer tipo simplemente se dejarán ventanas en la losa al momento de

construirla, respetando la geometría de la sección de pilar que la cruza. Al final, cuando se

tengan todos los sótanos terminados, se construirán los pilares de forma tradicional de abajo

hacia arriba cerrando así las ventanas en las losas.

Para el segundo tipo de pilares y muros, se deberá dejar colocado, antes de colar la

losa y en su posición definitiva, el acero de refuerzo vertical y transversal de dicho pilar o

muro, así como las conexiones necesarias del perfil pre-cimentado con la losa de manera

que cuando se realice el colado de esta última, el nudo de unión quede perfectamente

terminado. En esta unión se deberá prever también el colado de al menos 50 cm hacia abajo

del perfil o muro (muñón de hormigón) el cual será necesario para poder lograr bien el

colado del pilar o muro restante.

Para la correcta colocación del acero de refuerzo vertical se deberá proceder como

se explica a continuación:

85

a. En la zona de unión del pilar que coincide con perfil pre-cimentado (del tipo 2,

según se describió arriba), se deberá excavar una zanja de profundidad Ht. La

profundidad estará definida de acuerdo al espesor del muñón, de la longitud de

anclaje requerida en las varillas verticales, Lv, y del espacio adicional necesario

para alojar temporalmente los estribos que se colocarán en la columna, Le.

b. Posteriormente deberán alojarse al fondo de la zanja, y envolviendo al perfil, los

estribos que deben colocarse en la parte superior del pilar.

c. El siguiente paso consiste en colocar las varillas verticales en su ubicación

definitiva (puede hacerse uso de un escantillón), las cuales deben estar preparadas

en sus extremos para recibir el conector mecánico. La unión de las varillas

verticales en los pilares y muros por debajo de PB podrá realizarse en el nivel en el

que se encuentre.

d. Seguidamente se ubicarán los estribos en la posición definitiva, soldando los que

sean necesarios al perfil.

e. Se rellenará la zanja con arena hasta el nivel de colado del muñón.

f. En seguida se coloca el acero de refuerzo de la losa.

g. Finalmente se realizará el colado del pilar y posteriormente el de la losa.

2.8 Unión del Acero de Refuerzo de las Losas de Sótanos con el Muro Milán

El acero de refuerzo de la losa de PB se integrará directamente al acero de refuerzo

del muro Milán y de la trabe de coronamiento, mientras que en el resto de los sótanos, la

liga de la losas con el muro Milán se realizará anclando las varillas del acero de refuerzo de

la losa en dicho muro mediante el uso de resinas epóxicas (ver Figura 21).

El proceso para realizar la unión química con materiales epóxicos es el siguiente:

1. Trazar sobre el muro Milán el paño superior e inferior de la losa (marcar con líneas

de color dichos paños).

2. Cortar con disco de concreto las líneas de los paños superior e inferior de la losa.

3. Demoler el recubrimiento del muro formando una caja de aproximadamente 7 cm

de profundidad usando como guías los cortes con disco. El objetivo de esta

86

demolición es localizar el acero de refuerzo del muro Milán en un ancho equivalente

al espesor de la losa.

4. Perforar los barrenos en el diámetro y profundidad especificados por el proveedor

de la resina o al proyecto estructural de acuerdo al diámetro de la varilla que se

anclará.

5. Inyectar la resina epóxica dentro del barreno y, finalmente, colocar la varilla

respetando las especificaciones del proveedor.

6. Se debe evitar siempre el hacer barrenos en las zonas de juntas de paneles muro

Milán.

Figura 21: Detalle de tipo de unión de losas con muro Milán mediante anclaje químico

La longitud del barreno a perforar para el anclaje de las varillas dependerá del

proveedor de la resina a utilizar; sin embargo, adicionalmente es recomendable realizar

pruebas de extracción de varillas en forma individual y en grupo para determinar dicha

longitud.

87

ANEXO I: PROCESO CONSTRUCTIVO DEL SKIN WALL

Figuras 22 a 29. Todas las cotas en cm.

Figura 22:2 Excavación para tener plataforma a N = -1.6 m.

88

Figura 23: Colocación de la losa de Planta Baja y de 50cm de Skin Wall debajo de la losa.

89

Figura 24: Se retira la cimbra.

90

Figura 25: Se excava hasta el NCS del sótano 1.

91

Figura 26: Se prepara la cimbra para el Skin Wall, con troqueles y varillas ancladas en el

suelo. Se arma el Skin Wall.

92

Figura 27: Se coloca el Skin Wall hasta el NCS del sótano 1.

93

Figura 28: Se cimbra la losa del sótano 1 y excava 50 cm debajo de la losa para colar al mismo tiempo el Skin Wall.

94

Figura 29: Se coloca la losa del sótano 1 y 50 cm de Skin Wall.

PROYECTO FIN DE CARRERA - COnnecting REpositories · 2018-02-11 · Muros Milán, los troqueles,...

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