TALLER VERTICAL DE CONSTRUCCIONES “B” NIVEL III FAUD/UNMDP 2021
Prof. Titular: Arq. Lelis Fernández Wagner. - Apunte: Prof Adjunta: Arq. Sabine Asis
1
TIPOS DE SUELOS repaso de nivel CII
1) SUELOS SIN COHESIÓN: (formados fundamentalmente por áridos, rocas y minerales)
ARENAS, partículas < de 2 mm
GRAVA, RIPIO O CANTO RODADO, partículas > 2 mm hasta 15 a 20 mm.
PIEDRAS BOCHAS, CANTO RODADO GRANDE, fragmentos de roca.
2) SUELOS COHESIVOS:
LIMOS ORGÁNICOS: son suelos de granos finos más o menos plásticos con mezcla
de partículas de materia orgánica finamente divididos, tiene alta compresibilidad y su
permeabilidad es baja, color gris a gris oscuro, olor característico.
LIMOS INORGÁNICOS: son aquellos de granos finos sin plasticidad, textura suave, la
pasta de limo inorgánico seca es frágil, relativamente impermeables.
LIMOS PLASTICOS: Idem anterior con apreciable porcentaje de partículas en forma
de escamas.
ARCILLAS: son suelos de partículas microscópicas, plásticos, con mucha humedad,
duros cuando están secos, tienen una permeabilidad extremadamente baja.
ARCILLAS ORGÁNICAS: idem anterior y materias orgánicas finas, saturado es muy
compresible, seco tiene resistencia alta. Color gris oscuro a negro, olor característico.
3) SUELOS DEFICIENTES: no aptos para fundaciones
TURBAS : Suelos de agregados fibrosos de fragmentos de materia orgánica
descompuesta, su color castaño claro a negro, muy comprensibles.
FANGOS, con gran cantidad de agua;
TERRENOS ORGÁNICOS, contienen gran proporción de materia orgánica,
RELLENOS, de naturaleza artificial, sin consolidar.
CLASIFICACIÓN DE SUELOS FINOS. SISTEMA UNIFICADO DE CASAGRANDE (SUC)
Carta de plasticidad: Mud: Limos
Clay: Arcillas
ML: Suelos limosos de baja compresibilidad
CL: suelos arcillosos de baja compresibilidad
CL-CM: suelos limo arcillosos
MH: suelos limosos de alta compresibilidad
CH: suelos arcillosos de alta compresibilidad
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CLASIFICACIÓN UNIFICADA de SUELOS
Se hace un examen del suelo para determinar si es altamente orgánico, de partículas gruesas o finas.
SUELOS: CLASIFICACIÓN
GRUESOS: retenido tamiz 200, más de 74 micrones. ARENAS Y GRAVAS.
FINOS: menos de 74 micrones. (cemento cumple). LIMOS: 74 a 2 micrones, ARCILLAS: menos de 2 micrones
Suelos altamente
orgánicos
Suelos part. Gruesas + 50 %
reteniendo malla nº 200
Suelos de part. Finas + 50%
pasa malla nº 200
Gravas (G) + 50 % F. gruesa
se retiene en malla nº 4
Arenas (S) + 50% F.
gruesa pasa malla nº 4
- del 5% pasa
malla nº 200
Gravas
Según plasticidad
Grava
limosa
Grava
arcillosa
-5% pasa la
malla nº 200
arena
+del 12% pasa
la malla nº 200
Según plasticidad
Arena
limosa
Arena
arcillosa
Límite líquido
< de 50
Límite líquido
> de 50
M
Limo
C
Arcillas
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LÍMITES DE ATTERBERG:
1
La consistencia de un suelo es la relativa facilidad con la que puede ser deformado y depende
de un contenido de humedad determinado.
Para los suelos cohesivos se definen cuatro estados de consistencia:
Sólido
Semisólido
Plástico
Líquido
La frontera entre tales estados son los llamados límites de Atterberg.
Límite líquido. Es el contenido de humedad por debajo del cual el suelo se comporta
como un material plástico. A este nivel de contenido de humedad el suelo está en el vértice de
cambiar su comportamiento al de un
Límite plástico. Es el contenido de humedad por fluido viscoso debajo del cual se puede
considerar el suelo como material no plástico.
Límite de contracción. Es el contenido de humedad por debajo del cual no se produce
reducción adicional de volumen o contracción en el suelo.
1
Fuente: UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA PERÚ - Facultad de Ingeniería Civil - Laboratorio de
Mecánica de Suelos - Febrero 2006 Curso Taller de Mecánica de Suelos LMS-FIC-UNI
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CONSTRUCCIONES III
El presente apunte procura formar una idea sobre aspectos básicos que deben conocer los
profesionales a fin de comprender y darle buen uso a la información que le brinde un Estudio de
Suelos. También tiene por objeto que contribuya a la formación de un concepto elemental de la
planificación del proyecto de excavaciones, movimiento de suelos, su relación con las tareas
estimadas que devendrá de las decisiones acordes a un estudio de suelos, así como de la
supervisión al momento de la construcción.
Reconocimiento Preliminar:
…”Antes de emprender cualquier obra de excavación independiente de su magnitud, se debe hacer
un reconocimiento cuidadoso y exhaustivo del lugar para determinar cuáles serán las medidas de
seguridad que se requerirán de acuerdo al tipo de terreno.
Además deberá determinarse la ubicación de servicios públicos subterráneos tales como ductos de
cables eléctricos telefónicos, servicios de agua, de gas, pluviales, etc. cuya interferencia pudiera
significar riesgos nuevos. Además, deberemos determinar los posibles daños que puedan originar
las excavaciones en las propiedades colindantes, tales como, asentamiento de fundaciones,
veredas, entradas de vehículos y/o personas, etc. Por otra parte, tratándose de excavaciones de
importancia, o de profundidad superior a 2 m, será necesario el informe previo de un ingeniero civil,
sobre el comportamiento mecánico del suelo y las defensas que deban adoptarse.
2
Es importante conocer el tipo de suelo donde se realizará la excavación y sus propiedades, con el
fin de planificar adecuadamente las actividades a realizar, los equipos, maquinarias y herramientas
óptimas, y las medidas preventivas a considerar.
Estudio de mecánica de suelos:
El estudio de mecánica de suelos se realiza para determinar las propiedades mecánicas y/o
hídricas del subsuelo y para analizar la estabilidad, deformabilidad y/o conductividad hidráulica del
suelo, sometido a solicitaciones estáticas y/o dinámicas por la acción del agua.
DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA DEL TERRENO DE FUNDACIÓN
Para la debida garantía y buena ejecución técnica de las construcciones es necesario un
detallado análisis del terreno de cimentación, se debe conocer las propiedades del suelo en
cada caso particular; siguiendo la siguiente secuencia de determinaciones necesaria para la
investigación del suelo.
2
Documento de Achs, “Excavación manual de zanjas., “Control de Riesgo en excavaciones”. www.achs.cl/ La
Asociación Chilena de Seguridad es una mutualidad privada sin fines de lucro, administradora del seguro social
contra riesgos de accidentes del trabajo y enfermedades profesionales contemplado en la Ley 16.744.
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G +
E
E
W
1. Exámen geológico
2. Observación del entorno (suelo, vegetación, agua subterránea, clima).
3. Sondeos, catas, excavaciones anteriores, resultados geofísicos, gravimétricos,
sismológicos, dinámicos, eléctricos, radioactivos.
4. Toma de muestras de terreno en estado natural o perturbado
5. Elección del sistema estático de construcción y cimentación, compatibles con la
naturaleza del subsuelo
LA SOLICITACIÓN DEL SUELO;
La carga sobre el terreno es admisible cuando lo es el asentamiento que origina, que deriva en
deformaciones en la estructura que resulten compatibles con el destino de ésta.
Existen solicitaciones por cargas estáticas o cargas dinámicas; también es importante si son
cargas permanentes o temporales
DETERMINACIÓN DE LAS FUERZAS ACTUANTES
1. PESO PROPIO G: es el peso propio de la estructura
2. EMPUJES ACTIVO Y PASIVO E
3. PRESIÓN HIDRÁULICA W
4. SOBRECARGAS S
ENSAYO PARA DETERMINAR LA RESISTENCIA DEL TERRENO DE FUNDACIÓN
La calidad del terreno depende fundamentalmente de su resistencia, estructura geológica y
tenor de humedad. Además es condición ineludible que presente uniformidad para que no se
registren asentamientos desiguales en la construcción a implantarse.
Otra de las variables indicadas en el informe de mecánica de suelos es la condición del agua
presente en el terreno, y el nivel freático (nivel de la napa subterránea).
Al emprenderse un proyecto debe verificarse la calidad del terreno: puede disponerse de
referencia de obras vecinas, efectuar sondeos y/o pozos testigos o perforaciones de
EMPUJE
ACTIVO
el suelo
mueve al
muro de
contención
RESISTENCIA
Al deslizamiento
EMPUJE
PASIVO
Trata de
mover al
suelo
FUERZA
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exploración, dependiendo de la importancia de la construcción la adopción de uno u otro
método de examen del suelo. En este caso abordaremos el más utilizado para esta escala de
edificio y en la ciudad:
ENSAYO NORMAL DE PENETRACIÓN
NORMALIZACION DEL MÉTODO SEGÚN NORMA IRAM: 10517 (ref. 14), Instituto Argentino
de Racionalización de Materiales.
Forma parte del estudio de suelos Sistema Terzaghi, consiste en la determinación de golpes
necesarios para la “hinca” en el terreno de un caño troncocónico normalizado (saca-muestras),
dentro del caño queda depositado suelo que luego se analiza en laboratorio para determinar
sus cualidades mecánicas: peso específico, humedad, plasticidad, capacidad de absorción, etc.
El ensayo Tiraxial practicado a muestras de suelo no “disturbadas”, permite conocer las
propiedades físicas y mecánicas del suelo:
peso específico γ
(rango 1.5 a 1.9 tn/m
3
); Ø ángulo de fricción interna (10º a 35º), y
c cohesión (rango 1 a 5 t/m
2
). En arena c = 0 suelo no cohesivo, el Ø 30/35º = β = ángulo
de talud natural en gravas y arenas. Pe aparente es el peso del volumen sólido más vacíos.
Cuando hay presencia de napa el suelo está saturado, los vacíos están ocupados por agua.
Estos coeficientes son los que permiten un certero cálculo de las tensiones de trabajo del
terreno de fundación. Los valores de tensión determinados deben ser afectados por
coeficientes de seguridad, cuya magnitud está dada por la incertidumbre que presenta el
método utilizado. En ningún caso el coeficiente será menor de 2,5.
Fórmula que se utiliza para determinar la carga de rotura, en el ensayo normal de penetración:
qu rot = C . N
C
+ ɣ
1
. D . Nq + 0.5 B . ɣ
2
. N ɣ
N
C,
Nq , N ɣ : son tres factores tabulados
adimensionales en función de Ø
C:
coeficiente cohesión suelo t/m
2
D
: profundidad de excavación
B:
ancho de fundación
ɣ
1
= Pe suelo tapada
ɣ
1
= Pe suelo bajo zapata (t/m
3
)
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Trabajos en campiña:
3
1. Realización de sondeos, dos como mínimo.
2. Toma de muestras. Extracción de muestra del suelo perturbado y sin perturbar.
3. Medición y secuencia de estratos.
4. Ensayo de penetración. Establece golpes necesarios para determinar resistencia.
5. Posición de la napa freática.
Un dispositivo deja caer la maza sobre la cabeza de golpeo de las barras de sondeo para que
el saca muestras penetre primero 15 cm. A continuación se lo hinca 30 cm, se anota el nro.
golpes. Los primeros 15 cm de penetración se denominan “hinca de asiento”. El nro. de golpes
necesarios para las restantes 30 cm se llama resistencia normal a penetración (N).
Trabajos en laboratorio:
Determinación de cualidades mecánicas y de los datos para calcular límite líquido y plástico.
Determinación del PT 200
Medición de Humedad. Pe: peso/volumen.
Calcular el índice de plasticidad (IP)
Clasificar el suelo. (unif de Casagrande).
Calcular los parámetros de corte:
φ Angulo de fricción interna o β talud natural.
C- Cohesión
Desarrollar el informe con las propuestas de
posibles fundaciones y la estratigrafía:
Descripción del perfil hallado.
Recomendaciones particulares: tipos de
fundaciones, nivel a fundar según cada tipo.
Recomendaciones generales.
Hoja de perfil de suelo por sondeo.
3
Publicación: “Determinación in situ de propiedades ingenieriles de los suelos y su relación con el
ensyonormal de penetración”. R. E. López Menardi, Ingeniero Civil. UBA. Convenio entre la cátedra e
Geotecnia de la Universidad Tecnológica Nacional, Unidad Académica Concordia y Facultad Regional
Buenos Aires.
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DENSIDAD RELATIVA DE LAS ARENAS DE ACUERDO CON LOS RESULTADOS DE LOS ENSAYOS
DE PENETRACIÓN. TERZAGHI y PECK (1948)
4
N° GOLPES "N"
DENSIDAD RELATIVA
0-4
Muy suelta
4-10
Suelta
10-30
Medianamente densa
30-50
Densa
>50
Muy densa
En arena importa la densidad. La resistencia es por φ la fricción.
RELACIÓN ENTRE CONSISTENCIA DE ARCILLAS, NÚMERO DE GOLPES N DE LA CUCHARA
NORMAL Y LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN SIMPLE TERZAGHI Y PECK (1948)
N° DE GOLPES
CONSISTENCIA
qu Kg/cm2
<2
Muy blanda
<0.25
2-4
Blanda
0.25 -0.50
4-8
Medianamente compacta
0.50 -1.00
8-15
Compacta
1.00 -2.00
15 -30
Muy compacta
2.00 -4.00
>30
dura
>4.00
Tensión de rotura = qu (kg/cm
2
) tensión admisible = qu / (coef seg >> 2.5)
En arcilla importa la compacidad. La resistencia se da por c la cohesión.
Mejoramiento de la resistencia de un suelo, métodos de consolidación del terreno:
Es posible aumentar la resistencia del terreno mediante la compactación del suelo, que es un
proceso constructivo donde se aplica sobrepresión, disminuyendo los vacíos entre las
partículas. Los factores principales que determinan el grado de compactación son la humedad,
el tipo de suelo y la energía de compactación.
El índice de compactación más utilizado es el “Proctor”, ensayo realizado en laboratorio que
define la humedad óptima para obtener el máximo grado de compactación. Además de mejorar
la resistencia del terreno, la compactación reduce los asentamientos y disminuye su
permeabilidad
Para aumentar la capacidad portante de un terreno se utiliza:
A) material para densificar el existente
B) energía mecánica que asegure la mezcla y penetración del material aportado; la
naturaleza del terreno a mejorar, es lo que decidirá el tipo y calidad del material a aportar, asi
como el tipo de elemento mecánico que facilitará la operación.
4
Universidad Nacional de Ingeniería Perú. Facultad de Ingeniería Civil. Post grado. “Diseño de Cimentaciones”. Dr.
Jorge E. Alva Hurtado.
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Los rellenos deben ser de suelo compactable, sin elementos extraños, se construyen con
materiales seleccionados. Se emplean métodos para su conformación, compactación y control
que dependen principalmente de las propiedades físicas del material.
Un suelo arcilloso con gran porcentaje de humedad necesitará del aporte de elementos
pulverulentos que absorban el agua remanente y paralelamente confieran resistencia (cales y/o
cementos). Los limos y arenas necesitan materiales friables (disgregables) que le confieran
plasticidad (suelos arcillosos y/o cales, derivados del alquitrán, etc). En arenas es usual la
compactación mediante el anegamiento, aspirando luego el agua en un punto bajo del terreno.
Los equipos de uso corriente son todos aquellos que puedan aportar energía de compactación:
desde el simple pisón de mano al rodillo neumático. La energía a entregar y la humedad natural
del suelo son las que deciden la oportunidad del empleo de uno u otro equipo.
Es posible aumentar la resistencia del terreno mediante la compactación del suelo, que es un
proceso constructivo donde se aplica sobrepresión, disminuyendo los vacíos entre las
partículas. Los factores principales que determinan el grado de compactación son la humedad,
el tipo de suelo y la energía de compactación. El índice de compactación más utilizado es el
“Proctor”, ensayo realizado en laboratorio que define la humedad óptima para obtener el
máximo grado de compactación. Además de mejorar la resistencia del terreno, la compactación
reduce los asentamientos y disminuye su permeabilidad
BULBO DE PRESIONES verticales bajo un área cuadrada con carga uniforme
Influencia de la proximidad de los cimientos
B: ancho de cimentación (dimensión
menor en planta en caso de
cimentaciones rectangulares, ancho
medio en trapezoidales).
Z: profundidad de influencia≈ 1.5 a 2 B
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Superposición de tensiones: se suman y verifica que no supere la tensión admisible del suelo.
Gráfico simplificado de las tensiones bajo cimiento
5
En el caso de cimentaciones a varias profundidades, debe evitarse que las zonas de
influencia de los cimientos ubicados en los niveles superiores, intercepten a los cimientos
ubicados debajo de ellos; de lo contrario será necesario tener en cuenta en el
dimensionamiento de los cimientos inferiores, las presiones transmitidas por los cimientos
superiores.
No debe cimentarse sobre turba, suelo orgánico, tierra vegetal, desmonte o relleno sanitario.
Estos materiales inadecuados deberán ser removidos en su totalidad, antes de construir la
edificación y reemplazados con material seleccionado como se describe a continuación.
5
Dr. Jorge E. Alva Hurtado, DISEÑO de CIMENTACIONES, Conceptos Teóricos y Aplicaciones
Prácticas. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA PERU. FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL.
SECCIÓN DE POST GRADO
B
B + Z
Z
Z ˜ 1.5 a 2 B
ZONA ACTIVA
Plano de profundidad
activa: zona nula
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EXCAVACIONES Y SUBMURACIONES
El empuje activo de suelo debe ser estabilizado por medio de submuraciones cuando el edificio
a construir posea subsuelo.
6
Estabilidad de los Cortes en las etapas de excavación.
3
En el caso de cortes para sótanos y/o de cimentaciones, el Contratista deberá encargar a un
especialista el estudio de la estabilidad de los cortes. En cualquier caso, las excavaciones
verticales de más de 2.00 m de profundidad, requeridas para alcanzar los niveles de sótanos y
cimentaciones, no deben permanecer sin submuración, contención, y apuntalamiento si se
requiere, salvo que un estudio realizado por un especialista determine que no es necesario.
Cargas Horizontales, empujes de suelo
La ausencia de cargas horizontales sobre un muro de contención puede ser un fenómeno
temporal, cuya presencia dependerá:
- Del tiempo que la excavación permanezca sin soporte.
- Del tipo de suelo involucrado.
- De contingencias tales como: variaciones en la carga hidrostática (humedecimiento y secado),
sobrecargas estáticas durante el proceso constructivo, y por sobrecargas dinámicas (sismos y
vibraciones causadas artificialmente).
El Contratista de la Obra debe tener en consideración estas situaciones y no deberá permitir
que el muro de contención o submuración permanezca sin apuntalamiento o soporte horizontal,
por un tiempo tal que permita la aparición de grietas de tensión y que puedan producir el
colapso de la misma.
Excavación sin Soporte
El Profesional Responsable de la Obra deberá determinar la profundidad máxima o altura
crítica (Hc) a la cual puede llegar la excavación, sin requerir soporte. No se permitirán
excavaciones sin submuración, si las mismas dejan sin soporte a las cimentaciones vecinas.
Excavaciones con talud natural: El talud natural es la máxima inclinación o pendiente (ángulo
con la horizontal) que una pared de suelo puede mantener sin que se desmorone, asegurando
la estabilidad estática y sísmica.
6
EL SUELO Y LAS CIMENTACIONES. Ing. Carlos U. Savioli. Editorial Espacio. 1978
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EXCAVACIONES, ETAPAS
TENER EN CUENTA LA UBICACIÓN DE LAS BASES PARA LA UBICACIÓN DE TRONERAS.
Esquema simplificado de construcción con subsuelo en todo el terreno:
Si sobre el eje medianero hay un muro existente con su respectiva fundación (zapata corrida),
durante la excavación se deben dejar taludes que lo soporten. Esto es factible en suelos
cohesivos. El talud de tierra, se perfila con una inclinación de 30º de la vertical (o según informe
de suelo).
La zona de talud se divide en fajas cuyos anchos no excederán 1.50/ 2.00 metros y se
numeran, dependiendo de la obra, en 1 y 2, ó 1, 2 y 3, ó más cantidad según se requiera.
Luego se excavan las fajas que tienen igual número y que en principio corresponden al número
1. En estas condiciones se descalza el cimiento de la pared existente, se realiza la
submuración, por medio de un tabique de hormigón armado o de mampostería portante de
ladrillo común. Posteriormente se retira la tierra del tramo 2, dejando el perfil de tierra del tramo
3. Se submura el tramo 2, aproximadamente a los 14 días se hace lo mismo con el tramo 3.
Estos tabiques de hormigón dejan las armaduras en espera dobladas, para vincularse entre si
en cada etapa de colada.
1. Generalmente se
realiza una limpieza de
terreno sacando unos 60
cm del suelo superficial
de la superficie a
construír.
2. EXCAVACIÓN
POZO CENTRAL
retro excavadora
Retiramos de la
medianera 1.50 m
dejando la tierra con el
perfil indicado por
estudio de suelos.
ACCESO EQUIPOS
EXCAVACIÓN Y
RETIRO DE TIERRA.
L.M.
BAÑOS QUIMICOS. OFICINA
TÉCNICA portátil provisoria
1.50
3. Trincheras, tramos en
forma alternada.
SUBMURACIÓN.
L.M.
1.50
1
2
3
1
2
3
2
3
1
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
2
3
2
3
VALLADO h > 2m
PERFIL DE EXCAVACIÓN
RELACIÓN 1/3
1
1m a
1.50
1.50
2
1
2
1
1
2
3
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Porque es que podemos descalzar un sector haciendo una trinchera de entre 1.50 a 2 metros?
Porque el muro en ese ancho puede trabajar en forma de arco mientras está siendo
submurado.
Las paredes de la excavación se deben proteger de la erosión producida por el resecamiento
del terreno al perder humedad. La aparición de grietas en los taludes es un síntoma de la
CARGA DE MURO MEDIANERO EXISTENTE
EL MURO TRABAJA EN
ARCO MIENTRAS SE ESTÁ
SUBMURANDO
1
2
3
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pérdida de humedad en los suelos, es decir, disminución de la cohesión de ellos. Una medida
muy utilizada es cubrir las paredes con capas de polietileno, con mortero de cemento
proyectado o regar las paredes sin saturarlas ni provocar el arrastre de finos.
7
7
http://www.ceiuca.com.ar/documentos/3-civil/3er-anio-1er-cuatri/construccion-de-
edificios/apunte/10_Construccion_tradicional_Parte_1_ITC_y_C1_.pdf
Esquema de submuracion con muro de
ladrillo común.
Conjuntamente con el nuevo muro, se
construye, adosado a la tierra, un
tabique de ladrillos de canto, llamado
panderete, sobre el cual se aplica la
capa aisladora.
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L.M.
L.M.
L.M.
E.M.
E.M.
E.M.
2. EXCAVACIÓN
POZO CENTRAL
Retiramos de la
medianera 1.50 m
dejando la tierra con el
perfil indicado por
estudio de suelos.
SE EXCAVA HASTA NIVEL
DE SUBSUELO, (puede ser
20 cm bajo NPT subsuelo)
SECTOR DE OBRADOR,
ACOPIO DE MATERIALES,
ARMADO,
OFICINA TÉCNICA,
COMEDOR, VESTUARIO
JUNTA MECÁNICA DE LA
ESTRUCTURA
RAMPA
L.M.
L.M.
E.M.
E.M.
E.M.
RAMPA
SECTOR DE OBRADOR,
ACOPIO DE MATERIALES,
ARMADO,
OFICINA TÉCNICA,
COMEDOR, VESTUARIO
RAMPA
1
2
3
1
2
1
2
3
3
3
2
1
2
3
1
2
3
RAMPA
2
3
2
2
3
3
2
2
3
2
3
3
TALUD
TRINCHERA
TABIQUE
POZO
BASE
Etapas siguientes: se construye hasta la losa sobre subsuelo del fondo, se traslada el
obrador, y se excava la parte del frente.
Representación muy esquemática de decisiones de etapas de excavación:
PLANO DE FUNDACION

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