Comportamiento de los distintos sistemas constructivos para dos s

•

SIN SIGLA

Lusbin CABALLERO GONZALEZ

31/1/2024

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Universidad de La Salle Universidad de La Salle
Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle
Ingeniería Civil Facultad de Ingeniería
7-12-2021
Comportamiento de los distintos sistemas constructivos para Comportamiento de los distintos sistemas constructivos para
dos sótanos en el suelo lacustre de Bogotá dos sótanos en el suelo lacustre de Bogotá
Julián David González Agudelo
Universidad de La Salle, Bogotá, jgonzalez78@unisalle.edu.co
José Luis Sierra Lozada
Universidad de La Salle, Bogotá, joselsierra48@unisalle.edu.co
Follow this and additional works at: https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_civil
Part of the Computational Engineering Commons, Geotechnical Engineering Commons, and the
Structural Engineering Commons
Citación recomendada Citación recomendada
González Agudelo, J. D., & Sierra Lozada, J. L. (2021). Comportamiento de los distintos sistemas
constructivos para dos sótanos en el suelo lacustre de Bogotá. Retrieved from
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mailto:ciencia@lasalle.edu.co
1

Comportamiento de los Distintos Sistemas Constructivos para Dos Sótanos en el
Suelo Lacustre de Bogotá

Julián D. González 40161078
José L. Sierra 40161348
Facultad de Ingeniería, Universidad de la Salle
Ingeniería Civil
Proyecto de Investigación
Tutor, Ing. Fernando A. Nieto
Jurado, Ing. Said S. Rodríguez
2021
2

Agradecimientos

En primera instancia, agradecemos a nuestros formadores, personas de gran sabiduría
quienes se han esforzado por ayudarnos a llegar al punto en el que nos encontramos.
Son muchas las personas que han contribuido al proceso y conclusión de este proyecto
de investigación. En primer lugar, queremos agradecer al Ing. Fernando Alberto Nieto
Castañeda, director de esta tesis, y el primero en creer en este proyecto.
Agradecemos al Ing. Said Steward Rodríguez Loaiza, jurado de la tesis, la cual realizó
aportes, y contribuciones para complementar el proyecto de investigación.
Agradecemos a nuestras familias, por brindarnos su apoyo incondicional en la
culminación de este proyecto, la cual representa nuestra última etapa para finalizar nuestra
carrera universitaria.
3

Contenido
1. Resumen .............................................................................................................11
2. Abstract ...............................................................................................................12
3. Palabras clave .....................................................................................................12
4. Planteamiento del problema ................................................................................13
5. Objetivos ...................................................................................................................14
5.1 Objetivo General ..................................................................................................14
5.2 Objetivos Específicos ...........................................................................................14
6. Alcance y justificación ..........................................................................................15
7. Marco teórico .............................................................................................................17
7.1 Método Top-Down Para Construcción de Sótanos ...............................................17
7.1.1 Proceso Constructivo con el Método Top – Down..........................................18
7.2 Método Pilotes Excavados Anclados Para Construcción de Sótanos ...................21
7.3 Método Viga Cinturón Para Construcción de Sótanos ..........................................24
7.4 Muros Excavados Anclados .................................................................................32
7.4.1 Proceso Constructivo con el Método de Muros Excavados Anclados ............32
7.4.1.1 Excavación Masiva .....................................................................................33
7.4.1.2 Perforación e Introducción de Cables e Inyección ......................................34
7.4.1.3 Definición de Trazado .................................................................................34
7.4.1.4 Armado de Taladro y Casing ......................................................................34
4

7.4.1.5 Posicionamiento y Medición de Ángulo .......................................................36
7.4.1.6 Perforación .................................................................................................36
7.4.1.7 Colocación de Cable de Acero ....................................................................36
7.4.1.8 Retiro de Casing e Inyección ......................................................................37
7.4.1.9 Excavación Manual de Banqueta y Perfilado ..............................................38
7.4.1.10 Colocación de Acero .................................................................................39
7.4.1.11 Encofrado de Muro ...................................................................................39
7.4.1.12 Concreto de Muro .....................................................................................40
7.4.1.13 Desencofrado ...........................................................................................41
7.4.1.14 Tensado de cables ...................................................................................41
7.5 Muros Excavados Perimetrales ............................................................................42
7.5.1 Proceso Constructivo de Muros Excavados Perimetrales ..............................42
7.6 Apuntalamientos Gigantes ...................................................................................49
7.6.1 Procedimiento de Apuntalamientos Gigantes ................................................50
7.6.2 Instalación de Tablestaca ..............................................................................51
7.6.3 Excavación de la Franja Superior de Suelo ...................................................52
7.6.4 Colocación del Sistema de Largueros y Puntales ..........................................53
7.6.5 Excavación de Niveles Posteriores y Extracción de Puntales ........................54
7.7 Proceso Constructivo de Apuntalamiento con Soldier Beam y Madera (Sefi-
intrafor, Francia) ....................................................................................................................55
7.7.1 Hincado del Perfil Metálico ............................................................................55
7.7.2. Perforación del Agujero ................................................................................56
5

7.7.3 Instalación del Perfil en Agujero Pre-excavado..............................................57
7.7.4 Excavación e Instalación de la Pared de Revestimiento ................................58
8. Marco Conceptual .....................................................................................................60
8.1 Cimentación .........................................................................................................60
8.2 Muros Milán .........................................................................................................61
8.3 Pilotes ..................................................................................................................61
8.4 Muros de Pantalla ................................................................................................61
8.5 Losa .....................................................................................................................62
9. Marco Legal y Normativa ..........................................................................................62
9.1 Normativa Colombiana .........................................................................................62
9.2 Legislación Internacional ......................................................................................62
10. Metodología y Materiales .........................................................................................64
10.1 Realizar Revisión Bibliográfica ...........................................................................65
10.2 Caracterizar los Procesos Constructivos: ...........................................................65
10.3 Indagar Ventajas y Desventajas de los Procesos Constructivos:........................65
10.4 Caracterizar los Escenarios de los Procesos Constructivos ...............................65
10.5 Análisis Estadístico de los Parámetros del Suelo Lacustre de Bogotá ................66
10.6 Caracterizar el Suelo Lacustre de Bogotá ..........................................................66
10.7 Realizar Modelación Geotécnica de 3 Procesos Constructivos en los Programas
RS2 y Settle3D ......................................................................................................................66
10.8 Extraer los Resultados Obtenidos de la Modelación Para Cada Proceso
6

Constructivo: .........................................................................................................................66
10.9 Analizar los Resultados Obtenidos de la Modelación Para Cada Proceso
Constructivo: .........................................................................................................................67
10.10 Usar el Modelo Matemático de Análisis de Precios Unitarios (APU) Para
Obtener los Costos Directos y los Tiempos de Ejecución de Cada Proceso Constructivo .....67
10.11 Realizar un Cuadro Comparativo que Relacione los Resultados Obtenidos de
las Modelaciones, los Tiempos, y los Costos: ........................................................................68
11. Resultados y Análisis ...............................................................................................69
11.1 Análisis Cualitativos de los Métodos Constructivos ............................................69
11.1.1 Ventajas y Desventajas Método Top-Down .................................................69
11.1.3 Ventajas y Desventajas del Método Pilotes .................................................71
11.1.3 Ventajas y Desventajas del Método Muros Excavados Anclados. ................73
11.1.4 Ventajas y Desventajas del Método Muros Excavados Perimetrales ...........80
11.1.5 Ventajas y desventajas de utilizar apuntalamientos gigantes .......................83
12. Análisis Estadístico de Parámetros del Suelo Lacustre de Bogotá ...........................86
13. Cantidades de Obra ............................................................................................... 104
13.1 Cálculo de Agregados para el Concreto .............................................................. 104
14. Análisis de Precios Unitarios ................................................................................. 105
14.1 Análisis de Precios Unitarios Para Top – Down: ............................................... 117
14.2 Análisis de Precios Unitarios Para Viga Cinturón: ............................................ 123
15. Rendimiento, Tiempo y Costo de la Excavación .................................................... 127
15.1 Excavación para Muros Anclados .................................................................... 134
7

15.2 Excavación Losa Top-Down: ............................................................................ 139
15.3 Excavación Masiva Top-Down: ........................................................................ 145
15.4 Excavación Segundo Anillo Viga Cinturón ....................................................... 150
15.4.1 Excavación Tercer Anillo Viga Cinturón ..................................................... 154
16. Análisis cuantitativo de los métodos constructivos ................................................. 161
16.1 Resultados de modelación en RS3 .................................................................. 161
16.1.1 Viga cinturón ................................................................................................. 167
16.2 Cargas: ............................................................................................................ 198
16.1.3 Muros Anclados ......................................................................................... 201
16.1.4 Método Top – Down .................................................................................. 221
16.2 Modelación Settle 3D ....................................................................................... 233
16.2.1 Características del suelo............................................................................ 234
16.2.2 Estrato 1 .................................................................................................... 235
16.2.3 Estrato 2 .................................................................................................... 237
16.2.3 Estrato 3. ................................................................................................... 239
16.2.4 Estrato 4 .................................................................................................... 241
16.2.5 Perfil Estratigráfico..................................................................................... 243
16.2.6 Nivel Freático ............................................................................................. 245
16.2.7 Excavaciones ............................................................................................ 246
16.2.8 Profundidad de la Excavación ................................................................... 248
16.2.9 Cargas ....................................................................................................... 249
8

16.2.9.1 Cálculo de cargas ................................................................................... 250
17. Resultados ............................................................................................................ 257
17.1 Viga Cinturón ....................................................................................................... 257
17.2 Muros Anclados ............................................................................................... 257
17.3 Top-Down ........................................................................................................ 260
18. Análisis de resultados ............................................................................................ 261
18.1 Factor de seguridad contra la falla de fondo ..................................................... 261
18.2 Esfuerzos .........................................................................................................265
19.3 Esfuerzos Viga Cinturón: .................................................................................. 268
18.4 Esfuerzos Método Top-Down ........................................................................... 270
18.5 Esfuerzos Método de Muros Anclajes .............................................................. 272
18.6 Método Viga Cinturón ...................................................................................... 276
18.6.1 Escenario 1. ............................................................................................... 276
18.6.2 Escenario 2. ............................................................................................... 277
18.6.3 Escenario 3. ............................................................................................... 277
18.6.4 Escenario 4. ............................................................................................... 278
18.6.5 Escenario 5. ............................................................................................... 279
18.6.6 Escenario 6. ............................................................................................... 280
18.6.7 Escenario 7. ............................................................................................... 281
18.6.8 Escenario 8. ............................................................................................... 282
18.6.9 Escenario 9. ............................................................................................... 283
9

18.6.10 Escenario final viga cinturón .................................................................... 284
18.7 Top down ......................................................................................................... 285
18.7.1 Escenario 1................................................................................................ 285
18.7.2 Escenario 2................................................................................................ 286
18.7.3 Escenario 3................................................................................................ 287
18.7.4 Escenario 4................................................................................................ 288
18.7.5 Escenario 5................................................................................................ 289
18.7.6 Escenario 6................................................................................................ 290
18.7.7 Escenario 7................................................................................................ 291
18.7.8 Escenario 8................................................................................................ 292
18.7.9 Escenario 9................................................................................................ 293
18.7.10 Escenario final ......................................................................................... 294
18.8 Muros anclados ................................................................................................ 295
18.8.1 Escenario 1................................................................................................ 296
18.8.2 Escenario 2................................................................................................ 296
18.8.3 Escenario 3................................................................................................ 297
18.8.4 Escenario 4................................................................................................ 298
18.8.5 Escenario 5................................................................................................ 299
18.8.6 Escenario 6................................................................................................ 300
18.8.7 Escenario 7................................................................................................ 301
18.8.8 Escenario 8................................................................................................ 302
10

18.8.9 Escenario 9................................................................................................ 303
18.8.10 Escenario final ......................................................................................... 304
19. Modelaciones con Datos Obtenidos del Análisis Estadístico ................................. 305
20. Cálculo de Asentamientos Teóricos ....................................................................... 308
21. Cuadro Comparativo y Tiempos de Obra ............................................................... 316
22. Conclusiones ......................................................................................................... 317
23. Bibliografía ............................................................................................................ 319
11

1. Resumen

El proyecto, cuenta con una detallada investigación, en la que se comparan procesos
constructivos para sótanos, y la manera como se realizan las excavaciones para los mismos,
minimizando errores en el proceso y aumentando factores de seguridad con los que se trabaja
en los suelos no muy resistentes, como lo es el lacustre de la ciudad de Bogotá. Además, se
hace un análisis de tiempos por medio del software de administración de proyectos ‘Project’, y
un análisis de precios unitarios para cada uno de los procesos constructivos que se trabajaron
en el presente proyecto de investigación.
El proyecto, se llevó a cabo partiendo de la búsqueda de información de anteriores
investigaciones que constaran con sótanos en su infraestructura; una vez analizados aquellos
proyectos, se recopilaron los procesos constructivos y se procedió a realizar comparaciones
con el fin de identificar diferencias y similitudes entre los mismos.
Posteriormente, se procedió a caracterizar el suelo arcilloso de Bogotá por medio de
análisis estadísticos, con el fin de definir las variables de entrada, y así, empezar a hacer uso
de los softwares de geotécnica RS2® y Settle® de la industria rocscience, con el fin de modelar
los distintos sistemas constructivos.
Se procedió a realizar un análisis de tiempo y costos para cada uno de los procesos
constructivos, para finalmente elaborar un cuadro comparativo, donde se puedan relacionar
todas las variables obtenidas en cuanto a: Deformaciones, esfuerzos, tiempo, costos, factores
de seguridad, para cada uno de los procesos constructivos.
12

2. Abstract

The project has a detailed investigation, in which construction processes for basements
are compared, and the way in which excavations are carried out for them, minimizing errors in
the process and increasing safety factors with which work is done on non-soils. very resistant,
as is the lake in the city of Bogotá. In addition, a time analysis is made through the project
management software ‘Project’, and an analysis of unit prices for each of the construction
processes that were worked on in this research project.
The project was carried out based on the search for information from previous
investigations that included basements in its infrastructure; Once those projects had been
analyzed, the construction processes were compiled and comparisons were made in order to
identify differences and similarities between them.
Subsequently, the clayey soil of Bogotá was characterized by means of statistical
analysis, in order to define the input variables, and thus, begin to use the geotechnical software
RS2® and Settle® from the rocscience industry, with in order to model the different construction
systems.
An analysis of time and costs was carried out for each of the construction processes, to
finally elaborate a comparative table, where all the variables obtained can be related in terms of:
Deformations, efforts, time, costs, safety factors, for each of the construction processes.3. Palabras clave

Sótanos, excavaciones, sistemas constructivos, suelo lacustre, deformaciones,
esfuerzos
Basements, excavations, construction systems, lake soil, deformations, stresses
13

4. Planteamiento del problema

¿Cuál es la diferencia entre el comportamiento de los distintos sistemas constructivos
para la construcción de sótanos, teniendo como referencia el suelo de Bogotá?
14

5. Objetivos

5.1 Objetivo General

Establecer una comparación entre el comportamiento del suelo que adoptan los
sistemas constructivos utilizados para la edificación de dos sótanos, cuando estos últimos, son
construidos en un suelo lacustre como el de la ciudad de Bogotá.

5.2 Objetivos Específicos

- Analizar el comportamiento del suelo frente a los sistemas constructivos de: Top-
Down, muros excavados anclados, pilotes excavados anclados, muros perimetrales trabajando
como sistema de contención, viga cinturón, y apuntalamientos gigantes para la edificación de
dos sótanos, con el fin, de establecer una comparación entre los mismos a partir de sus
procesos constructivos.
- Realizar una modelación geotécnica de los sistemas constructivos: Top-Down, muros
excavados anclados, y viga cinturón por medio de los softwares RS2® y SETTLE3D®, con el
fin evaluar el comportamiento del suelo frente a los dos sótanos.
- Obtener los parámetros del suelo lacustre de Bogotá, mediante al análisis estadístico
de tres estudios de suelos que se encuentre en la zona lacustre del mismo, con el fin de
caracterizar el suelo en los softwares de modelación geotécnica RS2® y SETTLE3D®.
- Evaluar los asentamientos, deformaciones, esfuerzos y estabilidad de los procesos
constructivos modelados en los softwares RS2® y SETTLE3D® a partir de los resultados
obtenidos.
15

- Estimar los tiempos y costos necesarios para llevar a cabo la implementación de
los sistemas constructivos: Top-Down, muros excavados anclados, y viga cinturón, para ello,
se utilizará para estimar los tiempos el software de administración de proyectos ‘Project’, y
para los costos, se realizará un análisis de precios unitarios.

6. Alcance y justificación

Bogotá, es una ciudad superpoblada. Según el artículo del tiempo “Crecimiento
poblacional, ¿riesgo para la calidad de vida?”:
Bogotá ha tenido una tasa de crecimiento a razón de 1.7% anual (promedio según la
proyección del DANE), lo que, en cantidad de habitantes, son aproximadamente 2 millones más
en términos netos, es decir, una vez sumados los que llegan (nacen o inmigran) y restados los
que se van (mueren o emigran). Es necesario tener en cuenta, que la natalidad no es el único
factor que genera crecimiento poblacional, sino que se deben tener en cuenta factores como la
migración, pues Bogotá, se comporta como un centro de atracción en el movimiento de
personas de áreas rurales a áreas urbanas. Por otro lado, la ciudad de Bogotá ha recibido un
gran número de inmigrantes que en su mayoría son venezolanos, que, como consecuencia,
han aumentado considerablemente el número poblacional en el área capitalina de Colombia.
(Vega, 2018)
La importancia del presente proyecto de investigación, radica en que, dado el
crecimiento exponencial de la población, y como consecuencia, sus limitantes urbanísticas,
cada vez es mayor la necesidad de demandar espacios en el subsuelo para distintos usos, es
por ello, que el aprovechamiento de estos espacios para la construcción de; 1) Bodegas, 2)
16

Parqueaderos, 3) Estancias cómodas y habitables, 4) Garajes, entre otros, podrían ser de gran
compensación, para la limitación de espacios en la superficie de la corteza terrestre que se ha
ocasionado como consecuencia del aumento poblacional en Bogotá.
Para llevar a cabo el aprovechamiento de los espacios en el subsuelo anteriormente
mencionados, es necesario la construcción de sótanos, donde se hace necesario el análisis de
distintos escenarios constructivos, variando los procesos constructivos, y con ello, el método
con el que se realizan las excavaciones. Dicho lo anterior, es necesario caracterizar el tipo de
suelo, el dimensionamiento de los sótanos, el sistema constructivo, el tiempo a emplearse en la
ejecución del sótano, y los costos.
17

7. Marco teórico

7.1 Método Top-Down Para Construcción de Sótanos

El proceso constructivo de “Top Down” (Up Down) comenzó a ser utilizado para la
construcción de líneas de metro en los lugares en los que se necesitaba poner en marcha las
vías a nivel de rasante casi al mismo tiempo que se construían las estructuras bajo rasante.
Este sistema constructivo es un procedimiento alternativo a la excavación a cielo abierto, donde
primero se excava el subsuelo para colocar la loza inferior de los sótanos y cimientos de la
estructura.
"Si bien la inversión en maquinaria y personal o el gasto en agua, combustible y otros
no varía mucho, con la utilización del Top-Down, el costo total de la obra llega a abaratarse
hasta en 15%, en condiciones ideales y dependiendo del proyecto", dice Marco Tulio Mendoza
Rosas, coordinador de Posgrados de la Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad Nacional
Autónoma de México (UNAM), con la correcta utilización del Top-Down se pueden terminar en
30% menos de tiempo.
No obstante, también tiene puntos en contra: "La desventaja de este tipo de sistema es
que las vigas son elementos provisionales que se tiran a la basura y es un costo importante",
afirma Pierre Guiot, director general de Cimesa (Empresa del grupo Soletanche Bachy),
especializada en este sistema constructivo. Guiot coincide con Eduardo Roque Medellín,
presidente del Colegio de Ingenieros Civiles del Estado de México (CICEM) al considerar que
es fundamental saber sobre qué tipo de suelo se va a construir y que éste sea un suelo blando,
arcilloso, porque favorece la utilización de Top-Down.
18

7.1.1 Proceso Constructivo con el Método Top – Down

El método constructivo denominado TOP DOWN, “Ascendente‐Descendente” consiste
en construir inicialmente las paredes perimetrales y columnas de soporte de la estructura con
muros pantalla o pilotes excavados, luego se excava hasta la cota inferior de la primera losa y
se vacían las vigas y losa directamente sobre el terreno, repitiendo este proceso en cada nivel
de sótanos, excavando y colando contra terreno, se completa así la estructura bajo la superficie
(descendente) mientras la estructura superior (ascendente) puede comenzar a construirse en
forma independiente apoyándose en la primera losa ya construida, a medida que avanza el
proceso. Es decir, tanto la construcción por encima y debajo del nivel 0.00 van en paralelo
reduciendo el plazo convencional. Sin embargo, aquí la excavación y eliminación requiere un
tratamiento especial, ya que no se puede realizar las típicas excavaciones a cielo abierto.
La construcción de los sótanos por medio de este método tiene una serie de pasos, los
cuales son importantes tenerlos en cuenta para obtener los rendimientos tanto en tiempo como
en dinero esperados y no acarrear en costos adicionales.
Figura 1.
Excavación para construcción losa de planta baja.

Nota. Adaptado de Análisis de Solución Alternativa al Método Convencional para la
Construcción de Sótanos (p.16), por Carrillo, A. & Salazar, F, 2018.
Construcción de losa aligerada planta baja (vigas descolgadas, losetas muñones),
dejando las ventanas de excavación correspondientes para cada área.
Figura 2.
Construcción de la Losa Aligerada Planta Baja (Vigas Descolgadas, Losetas Muñones),
Dejando las Ventanas de Excavación Correspondientes Para Cada Área)

Nota. Adaptado de Análisis de Solución Alternativa al Método Convencional para la
Construcción de Sótanos (p.17), por Carrillo, A. & Salazar, F, 2018.
Figura 3.
Excavación Por Debajo de Losa de Planta Baja.Nota. Adaptado de Análisis de Solución Alternativa al Método Convencional para la
Construcción de Sótanos (p.17), por Carrillo, A. & Salazar, F, 2018.
20

Construcción losa aligera sótano 1 (vigas descolgadas, losetas muñones) y columnas,
dejando las ventanas de excavación correspondientes para cada área.
Figura 4.
Construcción de la Losa Aligerada Sótano 1 (Vigas Descolgadas, Losetas Muñones), Dejando
las Ventanas de Excavación Correspondientes Para Cada Área)

Nota. Adaptado de Análisis de Solución Alternativa al Método Convencional para la
Construcción de Sótanos (p.18), por Carrillo, A. & Salazar, F, 2018.
Figura 5.
Excavación por Debajo de la Losa Sótano 1.

Nota. Adaptado de Análisis de Solución Alternativa al Método Convencional para la
Construcción de Sótanos (p.18), por Carrillo, A. & Salazar, F, 2018.
21

Figura 6.
Construcción Losa de Cimentación Sótano 2 (Dados, Vigas Descolgadas, Placa)

Nota. Adaptado de Análisis de Solución Alternativa al Método Convencional para la
Construcción de Sótanos (p.19), por Carrillo, A. & Salazar, F, 2018.
Figura 7.
Cierre de Ventanas en Cada una de las Áreas en Sótano 1 y Planta Baja.

Nota. Adaptado de Análisis de Solución Alternativa al Método Convencional para la
Construcción de Sótanos (p.19), por Carrillo, A. & Salazar, F, 2018.

7.2 Método Pilotes Excavados Anclados Para Construcción de Sótanos

Este sistema consiste en construir o hincar pilotes en el perímetro de la excavación.

Seguidamente se hace la excavación sucesiva, anclando los pilotes al terreno. Los diámetros de
estos pilotes pueden variar de 0.3m a 1.20m, con separaciones de 3.0m a 3.50m. En la figura
8, se muestra el procedimiento constructivo de los pilotes anclados:
22

Figura 8.
Procedimiento Constructivo de Pilotes Anclados

Nota. Adaptado de Modelamiento de Muros Anclados para la Estabilización de Excavaciones
en la Construcción del Proyecto Iswará del Sector Comercial del Municipio de Barrancabermeja
Santander (p. 25), por Lacera, G, 2015.
Los pilotes pueden ser secantes (sobrepuestos), tangentes o tener una separación
entre ellos dependiendo del tipo de suelo y de la presencia de agua; alcanzando profundidades
superiores a los 50m, incluso en terrenos muy accidentados y difíciles por la presencia de
bloques, bolones, roca, etc. En suelos duros o rocas el proceso constructivo inicia con la
perforación e introducción simultanea del encamisado por medios mecánicos. Seguidamente se
introduce la armadura del pilote y se hace vaciado de concreto. Luego que se llena la
excavación de concreto finalmente se retira el encamisado.
En suelos blandos o arenas la perforación se hace con máquinas que hacen la
perforación con hélices continuas. Seguidamente se retira la hélice y se hace vaciado del
concreto de forma simultánea, Finalmente se instala la armadura del pilote.
En otros casos se procede a hincar las camisas metálicas del pilote mediante el sistema
de percusión (golpes) o se pre excavan los pilotes protegiendo las paredes de la perforación
23

con lodo bentónico. En la figura 9, se muestra el procedimiento constructivo de muros con
pilotes con perforación previa:
Figura 9.
Procedimiento Constructivo de Muros con Pilotes con Perforación Previa

En la figura 10, se muestra el procedimiento constructivo de muros con pilotes con
hélice continua.
Figura 10.
Procedimiento Constructivo de Muros con Pilotes con Hélice Continua.

Nota. Adaptado de Modelamiento de Muros Anclados para la Estabilización de
Excavaciones en la Construcción del Proyecto Iswará del Sector Comercial del Municipio de
Barrancabermeja Santander (p. 26), por Lacera, G, 2015.
Una vez concluidos los pilotes se procede a realizar la excavación masiva junto con
anclajes.
7.3 Método Viga Cinturón Para Construcción de Sótanos

Es una estructura de hormigón armado que sirve de soporte para los muros de soporte
o externos de la estructura, Los cinturones de hormigón armado están dispuestos alrededor del
perímetro de los edificios.
Los cinturones de hormigón armado y las juntas reforzadas están dispuestas para
aumentar la resistencia de las paredes y aumentar la rigidez general de los edificios.
Figura 11.
Fundición de Vigas.

Nota. Adaptado de Avances de Obra (p. 2), por Sánchez, B, 2015.
Luego de fundidas las vigas, se da el tratamiento de curado para endurecimiento
adecuado del concreto, alcanzando la resistencia esperada antes de los 28 días
25

Figura 12.
Tratamiento de curado

Nota. Adaptado de Avances de Obra (p. 3), por Sánchez, B, 2015.
Continúan las labores de escarificación de pantallas y retiro de excesos en barretes y
pantallas, en una ardua labor de demoliciones, descubriendo la estructura de los sótanos de la
Torre.
26

Figura 13.
Escarificación de Pantallas

Nota. Adaptado de Avances de Obra (p. 3), por Sánchez, B, 2015.
Paso seguido es localizar anclajes, trazar vigas y cartelas e instalar las placas de
acabado en la base de las vigas cinturón, se verifican ejes y se continúa con el amarre de
hierros de refuerzo, para culminar con la fundida de vigas
Figura 14.
Refuerzos de vigas, placas y amarre de hierros.
27

Nota. Adaptado de Avances de Obra (p. 6), por Sánchez, B, 2015.
Se localizan los aceros que deben ir anclados a la cimentación profunda y se amarran
los refuerzos de las vigas. Abajo una vista general del predio y del avance de obras.
Figura 15.
Localizar Aceros que Deben ir Anclados a la Cimentación Profunda.

Nota. Adaptado de Avances de Obra (p. 8), por Sánchez, B, 2015.
Figura 16.
Fundir Elementos en Concreto Armado

Nota. Adaptado de Avances de Obra (p. 9), por Sánchez, B, 2015.

Continua la armadura de vigas y cartelas con acero de refuerzo en el primer sótano, se
funden los elementos de apuntalamiento y se avanza en el cierre del anillo de las vigas cinturón
y vigas puntales, similares a las del piso 1.
Figura 17.
Aplicar Endurecedor y Afinar los Pisos por Medios Mecánicos.

Nota. Adaptado de Avances de Obra (p. 11), por Sánchez, B, 2015.

Una vez apuntalados los 4 costados del predio, se inicia la excavación del segundo
sótano que debe abrirse por sectores (5 tramos), especificados por el Ing. De Suelos del
proyecto.
Figura 18.
Excavación del Segundo Sótano

Nota. Adaptado de Avances de Obra (p. 12), por Sánchez, B, 2015.

Paso seguido es abrir la excavación manual para vigas y dados de cimentación,
descabezando los barretes en el cruce de vigas con lo que se garantiza el retiro de todo
material contaminado que pudiera quedar en la fundida bajo tierra.
Figura 19.
Excavación Manual para Vigas y Dados de Cimentación

Nota. Adaptado de Avances de Obra (p. 14), por Sánchez, B, 2015.

A partir de este nivel, nacen los refuerzos para las columnas que darán soporte y
estabilidad a toda la torre. Continuamente, se verifican las condiciones de estabilidad y
31

asentamiento de los elementos fundidos, con topografía y con otros instrumentos de medida
encontrando resultados satisfactorios, que dan seguridad a la construcción.
Figura 20.
Refuerzos

Nota. Adaptado de Avances de Obra (p. 15), por Sánchez, B, 2015.

Figura 21.
Disposición Final de la Obra

Nota. Adaptado de Avances de Obra (p. 16), por Sánchez, B, 2015.
32

7.4 Muros Excavados Anclados

Los muros excavados anclados es un sistema de contención utilizado en
infraestructuras que para llevarse a cabo debenpartir de excavaciones considerables, puesto
que estas últimas alteran las características mecánicas del suelo ocasionando imprevistos no
solo para el proyecto sino para estructuras colindantes con este.

7.4.1 Proceso Constructivo con el Método de Muros Excavados Anclados
Figura 22.
Proceso constructivo de muros anclados.

Nota. Adaptado de análisis comparativo de la estabilización de taludes mediante el
uso de muros anclados y calzaduras en la construcción de edificaciones (p.16), por
Cabellos Gavidia, F, 2012.
7.4.1.1 Excavación Masiva

La excavación masiva se hace por tramos, a medida que se van terminando los anillos
planteados en los planos se va excavando la altura del anillo siguiente. Por ello, para empezar,
la primera parte de la excavación masiva se hace hasta una profundidad tal que se considere la
altura del primer anillo por debajo de la cimentación vecina, esto aproximadamente es 2.10
metros por debajo del nivel cero (asumiendo que a -1.00m termina la cimentación vecina y que
la altura del primer anillo es de 1.10m).
Por otro lado, cuando se realice la excavación se tiene que dejar una banqueta
perimetral de 1.5 metros como mínimo, la cual sirve de sostenimiento.
Figura 23.
Excavación con banqueta de 1.5 metros

Nota. Adaptado de Análisis comparativo de la estabilización de taludes mediante el
uso de muros anclados y calzaduras en la construcción de edificaciones (p.21), por
Cabellos Gavidia, F, 2012.
34

7.4.1.2 Perforación e Introducción de Cables e Inyección

Para la realización de la perforación e inyección se deben realizar las siguientes
actividades:
7.4.1.3 Definición de Trazado

Se define el punto de anclaje de acuerdo con lo indicado en el plano de detalle. Hay que
considerar que el detalle de los planos es a la cara del muro anclados, por lo cual debemos
proyectar el punto con el ángulo de inclinación en la banqueta.
Figura 24.
Definición de Trazado

Nota. Adaptado de análisis comparativo de la estabilización de taludes mediante el
uso de muros anclados y calzaduras en la construcción de edificaciones (p.17), por
Cabellos Gavidia, F, 2012.
7.4.1.4 Armado de Taladro y Casing

Se arma el primer casing con la punta del taladro en la máquina perforadora.
35

Figura 25.
Armado de Taladro y Casing

Nota. Adaptado de análisis comparativo de la estabilización de taludes mediante el
uso de muros anclados y calzaduras en la construcción de edificaciones (p.18), por
Cabellos Gavidia, F, 2012.
36

7.4.1.5 Posicionamiento y Medición de Ángulo

Se posiciona la máquina perforadora en el punto indicado y se mide el ángulo de
inclinación vertical y horizontal indicado en planos.
Figura 27.
Posicionamiento y medición de ángulo con la máquina perforadora

Nota. Adaptado de análisis comparativo de la estabilización de taludes mediante el
uso de muros anclados y calzaduras en la construcción de edificaciones (p.18), por
Cabellos Gavidia, F, 2012.
7.4.1.6 Perforación

Se inicia el proceso de perforación. Durante este proceso se añaden extensiones de
casing y de taladro hasta alcanzar la profundidad requerida.
7.4.1.7 Colocación de Cable de Acero

Se coloca el cable para anclaje. Este ha sido previamente preparado de acuerdo con las
especificaciones de diseño para cada muro anclado. Presenta dos partes: bulbo y parte libre.
Figura 28.
Posicionamiento y medición de ángulo con la máquina perforadora
37

Nota. Adaptado de análisis comparativo de la estabilización de taludes mediante el
uso de muros anclados y calzaduras en la construcción de edificaciones (p.20), por
Cabellos Gavidia, F, 2012.
7.4.1.8 Retiro de Casing e Inyección

Una vez colocado el cable, se retira el casing para dejar el orificio libre e iniciar la
inyección. Para la inyección se utiliza una planta de inyección de concreto. En ella se coloca 1
bls de cemento Portland Tipo I /IP por cada 25 l de agua. La inyección termina cuando se ha
llenado el bulbo y empieza a salir mezcla del orificio.
Figura 29.
Inyección de concreto

Nota. Adaptado de análisis comparativo de la estabilización de taludes mediante el
38

uso de muros anclados y calzaduras en la construcción de edificaciones (p.21), por
Cabellos Gavidia, F, 2012.
7.4.1.9 Excavación Manual de Banqueta y Perfilado

Se inicia el proceso de excavación con la retroexcavadora hasta llegar al nivel deseado.

El control de nivel se realiza permanentemente durante el proceso.

Figura 30.
Excavación manual

Nota. Adaptado de análisis comparativo de la estabilización de taludes mediante el
uso de muros anclados y calzaduras en la construcción de edificaciones (p.21), por
Cabellos Gavidia, F, 2012.
El perfilado se realiza manualmente con picos y palas.

Figura 31.
Perfilado de la excavación manual

Nota. Adaptado de análisis comparativo de la estabilización de taludes mediante el
uso de muros anclados y calzaduras en la construcción de edificaciones (p.22), por
Cabellos Gavidia, F, 2012.
Una vez alcanzado el nivel horizontal y vertical deseado, se procede a echar una
lechada de cemento para evitar que se desmorone el terreno.
7.4.1.10 Colocación de Acero

Al acero especificado inicialmente en los planos estructurales el contratista de muros
anclados agrega un refuerzo en la zona donde se generará los esfuerzos al momento de tensar
los cables. El procedimiento sería el siguiente:
Figura 32.
Colocación de mallas de acero (según planos)

Nota. Adaptado de análisis comparativo de la estabilización de taludes mediante el
uso de muros anclados y calzaduras en la construcción de edificaciones (p.23), por
Cabellos Gavidia, F, 2012.
7.4.1.11 Encofrado de Muro

El proceso se inicia con la colocación de las soleras para apoyar las primeras planchas
de encofrado metálico. Todas las planchas han sido previamente preparadas con desmoldante.
Se lleva control topográfico al inicio y al final del proceso para mantener la verticalidad del
mismo. Colocación de paneles.
40

Figura 33.
Apuntalamiento y contrafuerte.

Nota. Adaptado de Análisis comparativo de la estabilización de taludes mediante el
uso de muros anclados y calzaduras en la construcción de edificaciones (p.25), por
Cabellos Gavidia, F, 2012.
7.4.1.12 Concreto de Muro

El vaciado de concreto sobre los muros se puede realizar con bombas para concreto o
se puede realizar de forma manual siempre y cuando se tenga una forma de acceso que
permita realizar la tarea de forma segura y rápida.
Figura 34.
Vaciado de concreto

Nota. Adaptado de análisis comparativo de la estabilización de taludes mediante el
41

uso de muros anclados y calzaduras en la construcción de edificaciones (p.26), por
Cabellos Gavidia, F, 2012.
7.4.1.13 Desencofrado

Procedimiento convencional realizado al día siguiente del vaciado, retirando las
planchas del muro, limpiándolas y posteriormente aplicándole el desmoldante respectivo.
7.4.1.14 Tensado de cables

Cuando el concreto ha alcanzado su resistencia, esto es a los tres, cinco o siete días,
se tensan los cables aplicando una fuerza que varía entre las 25 a 35 toneladas, dependiendo
de la especificación de cada muro.
Este procedimiento suele ser rápido, tardando por cada muro un promedio de 20
minutos, por lo que es necesario y práctico planificar el tensado de la mayor cantidad de muros
posibles al día. Cuando se ha tensado el muro recién se puede iniciar la excavación debajo del
mismo para continuar con el siguiente anillo, es por ello que, controlar y asegurar este proceso
es vitalpara mantener el flujo de los trabajos.
Figura 35.
Tensado de cables

Nota. Adaptado de análisis comparativo de la estabilización de taludes mediante el
42

uso de muros anclados y calzaduras en la construcción de edificaciones (p.27), por
Cabellos Gavidia, F, 2012.
7.5 Muros Excavados Perimetrales

Los muros de sótano generalmente tienen forma de cajones cerrados ocupando los
límites de la propiedad y nos permiten edificar bajo rasante al aislarnos del terreno circundante.
Están sometidos al empuje del terreno y, en su situación definitiva, a las cargas procedentes de
forjados, y en ocasiones a las de soportes o muros de carga que nacen de su cúspide. Los
forjados actúan como elementos de arriostramiento transversal. Los muros como elementos de
contención están destinados a detener masas de tierra u otros materiales sueltos cuando no
sean capaces de mantener su pendiente natural o cuando deba conseguirse la verticalidad por
determinados motivos. Es decir, mantienen una pendiente de transición superior a lo que
permitiría la resistencia del terreno, transmitiéndola a la base del muro y resistiendo con
deformaciones admisibles los correspondientes empujes.
7.5.1 Proceso Constructivo de Muros Excavados Perimetrales

7.5.1.1 Excavación de la Zanja

Por lo general la longitud que se excava para los paneles está entre los 1,5 y 6 metros.

El orden para ejecutarlos depende principalmente del tipo de pantalla y del sistema de
excavación, ya que es posible ejecutarlos usando el método primario-secundario (alterno) o
continuo. La excavación del muro pantalla se puede realizar de las siguientes tres maneras.
Cuchara bivalva

Esta se utiliza en los terrenos que lo permiten, esto quiere decir que es una herramienta
que se utiliza en terrenos con características no muy duras. Dependiendo del fabricante, es
posible excavar terrenos que cuenten con una resistencia a la compresión en torno a los 60
kg/cm2.
43

Figura 36.
Cuchara bivalva

Nota. Adaptado de Muro pantalla o muro milán proceso constructivo, por Cortequipos,
2019. https://cortequipos.com/pilotes-y-cimentaciones/muro-pantalla-o-muro-milan-proceso-
constructivo/
Trépano

El trépano se utiliza en terrenos que se caracterizan por ser muy duros y que por tal
razón no se pueden extraer con la cuchara bivalva.
Figura 37.
Trépano

Nota. Adaptado de Muro pantalla o muro milán proceso constructivo, por Cortequipos,
2019. https://cortequipos.com/pilotes-y-cimentaciones/muro-pantalla-o-muro-milan-proceso-
constructivo/
Hidrofesa
44

La Hidrofresa es una herramienta para excavar que cuenta con ruedas dentadas que
giran con sentidos contrarios, esto le permite arrancar el terreno. Al tener una fricción muy
elevada en las ruedas dentadas, es indispensable que se refrieren al igual que la roca. El lodo
bentónico se usa como liquido refrigerante para estas tareas y se inyecta gracias a un
dispositivo con el que cuenta instalado la máquina.
Figura 38.
Hidrofresa

Nota. Adaptado de Muro pantalla o muro milán proceso constructivo, por Cortequipos,
2019. https://cortequipos.com/pilotes-y-cimentaciones/muro-pantalla-o-muro-milan-proceso-
constructivo/
45

7.5.1.2 Instalación de Armadura

La armadura es una de las partes más importante del muro pantalla, es importante que
la armadura se encuentre previamente montada y es recomendable que también esté soldada
o muy bien amarrada. Para colocarla se eleva con una grúa auxiliar y se introduce dentro del
panel. La armadura no se puede apoyar en el fondo de la zanja, debido a que la flectaría, y si
entra en contacto con las paredes de la excavación perderá el recubrimiento de hormigón
lateral. Por esta razón debe quedar colgada del murete guía, para esto se suele hacer uso de
algún elemento metálico, y a los lados de la armadura se colocan separadores con el fin de
evitar el contacto con el terreno.
Figura 40.
Instalación de armadura

Justo antes de hormigonar, se instalan los encofrados laterales o juntas entre el panel
que se excavará más adelante y el que se excavó. El objetivo de las juntas es el de crear un
machi-hembrado entre los muros pantalla, formar una superficie limpia y colaborar como guía
de la cuchara de bivalva el momento de realizar la pantalla siguiente. No colocar las juntas,
46

formaría irregularidades entre los paneles, que permitirían filtraciones que podrían llegar a
resultar antiestéticas o peligrosas.
Características de las Juntas

Las juntas por lo general son tubos metálicos o semi circulares y existen en menor
medida las juntas triangulares. Las que se utilizan con mayor frecuencia son las circulares
debido a que el agua debe correr una distancia mayor desde el trasdós al intradós del muro
pantalla.
Con frecuencia las juntas circulares se emplean en profundidades mayores a los 15 o
20 metros debido a que son muy fáciles de empalmar entre sí y son más rígidas para recibir el
empuje del hormigón. Las juntas semi circulares se usan en pantallas con menor tamaño lo que
a su vez permite varias ventajas como la excavación del panel siguiente sin la necesidad de
sacar la junta, lo que previene que se contamine con lodos y terrenos excavados y previene el
ingreso del agua en el interior del muro.
7.5.1.4 Hormigonado del Muro

Cuando se hormigona, la zanja cuenta con lodo bentonítico. Para prevenir que el
hormigón se contamine por mezclarse con los lodos, es importante que el proceso de
hormigonado se inicie desde el fondo hasta la superficie, para conseguir esto se usa la tubería
llamada “Tubo tremie” gracias a que la densidad con la que cuenta el hormigón es mayor en
comparación con la de los lodos bentoníticos, el hormigón quedará por debajo del lodo, y los
lodos se podrán extraer a medida que salen por la superficie.
Es importante que, al terminar el proceso de hormigonado, se fije si el hormigón sigue
contaminado por los lodos. De ser así tendrás que seguir hormigonando hasta que rebose,
extrayendo de esta manera la parte contaminada del hormigón.
47

Figura 41.
Hormigonado del muro

Luego de construir todos los paneles del muro de pantalla se procede a construir la viga
de coronación, esta es una viga de hormigón que se une en la parte superior de los paneles del
muro. Es importante que antes de ejecutar la viga de coronación el hormigón sea saneado en
la cabeza de los paneles que puedan seguir contaminados por el lodo bentonítico.
La viga de coronación cumple dos tareas muy importantes estas son, el hacer que todos
los paneles trabajen en conjunto y solidariamente y sirve como conexión entre el muro pantalla
y el forjado.
7.5.1.6 Excavación y Fresado del Recinto Interno

Luego de realizar todas las operaciones previas, se procede a la excavación interior del
muro de pantalla. Si se previene ejecutar elementos para soporte (puntales o anclajes), se
instalan a medida que se adelanta la excavación. Los muros pantalla son elementos de
48

contención, y por tal razón requieren de un tratamiento superficial para que puedan quedar a la
vista. Este proceso se llama“fresado” y consiste en desbastar el intradós del muro pantalla
utilizando para esta tarea “fresadoras”, en este proceso se retira la capa contaminada con el
terreno, los lodos bentoníticos y los bultos que se producen por los desprendimientos del
terreno. Este proceso le da un mejor aspecto al muro pantalla y le posibilita implementar el
proceso de impermeabilización. Actualmente se pueden utilizar tres tipos de acabados para el
fresado del muro pantalla estos son el fino, basto y rugoso.
7.5.1.6 Proceso de Impermeabilización del Muro

El proceso de impermeabilización de los muros pantalla se debe realizar gracias a que
los sótanos presentan bastante humedad por la presencia de agua debido al nivel freático, por
una posible rotura de canalizaciones exteriores, por escorrentías en el terreno, por riesgo de
ajardinadas y por precipitaciones atmosféricas. Es posible que la humedad también se presente
por problemas en alguna de las diferentes etapas del proceso constructivo.
Figura 42.
Impermeabilización del muro

Nota. Adaptado de Muro pantalla o muro milán proceso constructivo, por Cortequipos,
2019. https://cortequipos.com/pilotes-y-cimentaciones/muro-pantalla-o-muro-milan-proceso-
constructivo/
49

7.6 Apuntalamientos Gigantes

En el caso de excavaciones profundas resulta necesario prever apoyos provisorios o
definitivos en los muros a construir contra paramentos perfilados de la excavación, a fin de
impedir que los empujes del suelo ocasionen su propio derrumbe o el de construcciones
colindantes. El sistema de apoyos provisional o permanente resiste las grandes presiones del
suelo y en algunos casos, cuando se concibe de esta manera, transmite dichas presiones a la
superestructura, por lo que el sistema de apuntalamientos puede ser de perfiles metálicos. A
este sistema se le denomina Apuntalamiento Gigante. Este método corresponde a una
entibación de excavaciones para mantener la seguridad en el sector de la construcción. El
apuntalamiento gigante es un tipo de estructura de contención provisional versátil, empleada
habitualmente en construcción de obras civiles. Se construye mediante tablones de madera o
elementos metálicos y placas cuadradas, de dimensiones que varían de acuerdo con las
condiciones de la obra. Este sistema de apuntalamiento se basa en la inserción de un sistema
de apoyo que se instala por debajo de un nivel de terreno existente por medio de excavaciones
progresivas y que transfiere las cargas del suelo ocasionadas por estructuras adyacentes a las
excavaciones o bien por su propio peso. Dichas cargas son transferidas a una nueva
superestructura o al paramento vertical de la excavación de manera provisional.
50

Figura 43.
Apuntalamientos gigantes

Nota. Adaptado de Análisis y diseño de estructuras de retención de aplicación reciente
en el salvador, por Figueroa D. Guillermo, Rodríguez A. Fredys, Zelada S. Edwin, 2011.
7.6.1 Procedimiento de Apuntalamientos Gigantes

Cada uno de los tipos de excavación (profundas y poco profundas) tiene un método de
apuntalamiento diferente, por esta razón se considera que un buen método es aquel que
reduce al máximo las deformaciones y protege lo mejor posible las construcciones y estructuras
vecinas a la excavación e inclusive el interior de la misma excavación. Estos métodos de
apuntalamiento dependen de diversos factores tales como el ancho de la excavación,
profundidad de la excavación, tal y como se mencionó anteriormente, tipo de pared de
revestimiento o método de contención de suelos utilizados a posteriori (Soldier Pile Walls,
sistema de tablestacas, etc.), entre otros. Cuando se utilizan tablestacas, el proceso se puede
generalizar de la siguiente manera:
- Colocación de pared de revestimiento (tablestacas)

- Excavación de la franja superior del suelo para la instalación de los primeros
puntales.
51

- Colocación de puntales, largueros y las conexiones entre ellos, además de las
excavaciones para los niveles posteriores.
- En el caso que se utilice el método de apuntalamiento con sistemas de soldier
beams y revestimiento de madera, el proceso de construcción se puede definir de la
siguiente manera:
- Colocación de los soldier beams (por proceso de hincado o por perforación). En
caso de que sea en agujero perforado, se prosigue con la colocación de concreto
estructural y lechada.
- Excavación de franja superior de suelos, instalación de puntales, largueros,
conexiones y pantalla de revestimiento.
Proceso Constructivo de Apuntalamiento Gigante Utilizando Tablestacas (Goldberg,
Jaworsk, 1976)
7.6.2 Instalación de Tablestaca

En la primera etapa del proceso constructivo de un sistema de apuntalamiento metálico,
es la colocación de la pantalla de revestimiento, la cual puede ser una tablestaca de acero de
sección constante, instalada a través de un proceso de hincado. Debe asegurarse un
acoplamiento adecuado entre las secciones de las tablestacas por medio de conexiones
herméticas macho-hembra, cuyas formas más comunes son las de rótula y la de pestaña, de
tal manera que se consiga la formación de una pantalla continua. Además, se debe controlar la
verticalidad y el alineamiento de la tablestaca para evitar problemas posteriores relacionados
con la posición de esta.
52

Figura 44.
Instalación de tablestacas

La excavación se realiza hasta unos pocos centímetros por debajo de la posición
prevista para el primer nivel de largueros y puntales. La profundidad de esta capa excavada y
de todas las capas posteriores se hará en función de cómo han sido dispuestos en el diseño.
En este caso no hay problema en hacer cortes considerables, debido a que la tablestaca ya ha
sido instalada previamente, lo que evita que el suelo se desmorone hacia la excavación porque
esta le retiene. El proceso de excavación se hace con tractores o palas mecánicas que trabajan
removiendo las cantidades de suelo requeridas para llegar a los niveles de apuntalamiento
establecidos en el diseño. El material que se quita es transportado a otros lugares fuera de la
obra para evitar obstáculos o cualquier otro incidente que atrase la obra. Las excavaciones
apuntaladas en suelos arcillosos se suelen hacer muy rápidamente en relación con el tiempo
necesario para que la arcilla se ajuste a las nuevas condiciones de esfuerzo y humedad. Por lo
general el ingeniero geotecnista calcula la profundidad critica para la colocación de la primera
fila de largueros y puntales, que serían aproximadamente la profundad de la primera etapa de
la excavación.
53

Figura 45.

Excavación de la Franja Superior de Suelo

Normalmente, el primer paso en esta etapa es conectar soportes a la pared o pantalla
de revestimiento con el propósito de apoyar los largueros metálicos, tales como ménsulas u
otros elementos de soporte. Luego que los largueros han sido colocados, se instalan los
puntales que trabajarán como apoyos de la tablestaca y los largueros. Los puntales y largueros
se instalan mediante equipos de izaje, como grúas u otros quipos para instalación de perfiles
metálicos, dejando una longitud adecuada para facilitar la colocación o instalación. Este
espacio adicional es ocupado por las placas o cuñas cuando se hacen las conexiones finales.
Si la longitud de los puntales es muy grande, se instalan vigas secundarias perpendiculares a
los puntales como apoyos lateralespara evitar el pandeo y torsión de estos. El proceso de
instalación de estas vigas intermedias se realiza con grúas. Además, en este proceso se
54

pueden instalar columnas de soporte intermedias si las dimensiones de la excavación (largo y
ancho) son demasiado grandes.
Figura 46.
Colocación del Sistema de Largueros y Puntales

Nota. Adaptado de Análisis y diseño de estructuras de retención de aplicación reciente
en el salvador,por Figueroa D. Guillermo, Rodríguez A. Fredys, Zelada S. Edwin, 2011.
7.6.5 Excavación de Niveles Posteriores y Extracción de Puntales

En esta etapa, una práctica convencional consiste en fijar los puntales de forma
secuencial con la excavación. La excavación por debajo del último nivel de puntales se realiza
con el equipo de orugas, generalmente cargadores frontales que alimentan a una excavadora
de almeja para evitar posibles daños a los puntales. Este proceso de excavación se realiza
hasta el último nivel de puntales, realizando finalmente la extracción de los puntales o sistema
de entibado, una vez terminada la vida útil del sistema. La extracción de los puntales consiste
en desarmar las conexiones puntal-larguero, las cuales pueden ser soldadas o empernadas. En
el caso de la soldadura se requerirá cortar las secciones para poder quitar el puntal, lo que
puede conllevar a una disminución de la longitud del elemento, pero puede ser reutilizado para
otras actividades constructivas. Cuando los puntales se retiran las presiones del suelo se
relajan, permitiendo la extracción de los demás elementos.
55

Figura 47.
Excavación de Niveles Posteriores y Extracción de Puntales

Nota. Adaptado de Análisis y diseño de estructuras de retención de aplicación reciente
en el salvador,por Figueroa D. Guillermo, Rodríguez A. Fredys, Zelada S. Edwin, 2011.
7.7 Proceso Constructivo de Apuntalamiento con Soldier Beam y Madera (Sefi-
intrafor, Francia)
7.7.1 Hincado del Perfil Metálico

Para el hincado, la sección del perfil de acero debe ser la más compacta y pesada para
evitar que ocurra una posible torsión. Por lo tanto, las secciones de los perfiles de acero son las
más convenientes para la construcción por medio del hincado. En suelos duros, se puede
generar con equipo de perforación una guía de conducción para ayudar a la penetración en
cantos rodados y obtener una suficiente profundidad para la resistencia lateral adecuada o
capacidad de carga del perfil. El equipo de hincado está conformado por una guía o mástil
donde se coloca el perfil o soldier beam para mantenerlo alineado. Además, costa de un
martillo que en base a su peso hinca el perfil mediante un golpeteo sucesivo. El perfil se
protege mediante un capuchón que se coloca en el extremo donde el martillo golpea al perfil.
Un medio posible de evitar el problema del ruido en el proceso de hincado es mediante el uso
de martillos vibratorios o el hincado a través de martillos especialmente diseñados para reducir
el nivel de ruido. Por otra parte, el proceso de instalación de la pantalla de madera se trata de
56

la misma forma que cuando el soldier beam es instalado en un agujero pre-excavado. Los
largueros y puntales se colocan de la misma forma que para el sistema apuntalado con
tablestacas.
Figura 48.
Hincado del Perfil Metálico

La perforación del agujero se puede realizar de diferentes modos, de acuerdo a las
características del terreno. Para ello, se utilizan diferentes maquinarias perforadoras como
cucharas, trépanos, barrenas y otros. El proceso consiste en hacer una perforación de un
diámetro específico desde la superficie del terreno hasta el fondo de la excavación propuesta
en el diseño para la ubicación del perfil o soldier beam. En un suelo duro, el uso de barrenas
puede no ser práctico, por lo que puede ser necesaria la utilización de equipos de percusión o
perforación rotatoria. En terrenos poco cohesivos, se pueden producir desmoronamientos. Para
evitar estos problemas se recurre al uso de una cubierta o una suspensión de lodos de
bentonita para estabilizar el agujero, sobre todo cuando este se mantiene por encima del nivel
de agua subterránea. Durante la perforación de los agujeros, hay varias causas posibles de la
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pérdida del suelo, una de ellas es el efecto de succión que se produce cuando el barreno se
extrae del agujero, lo que puede provocar que el suelo se desprenda y cierre el agujero. Una
forma de evitar esto es la de aplicar presión en el orificio interior del barreno de tallo hueco
mientras se retira del agujero. Otra solución es aplicar lodo bentonítico de una resistencia y
densidad específica para evitar que el suelo se desmorone.
Figura 49.
Perforación del Agujero

Nota. Adaptado de Análisis y diseño de estructuras de retención de aplicación reciente
en el salvador, por Figueroa D. Guillermo, Rodríguez A. Fredys, Zelada S. Edwin, 2011.
7.7.3 Instalación del Perfil en Agujero Pre-excavado

Luego de la perforación del agujero, se procede a la instalación del perfil metálico, el
cual será embebido en concreto hasta la profundidad de empotramiento de este, para asegurar
una adecuada resistencia axial y lateral. El resto del agujero se rellena con lodo de bentonita, la
cual será colocada luego de haber colado la profundidad de empotramiento (permite romperla
con facilidad para la instalación posterior de la pantalla de revestimiento detrás del patín del
soldier beam. Normalmente, el relleno de la parte empotrada se hace con un concreto
estructural de buena resistencia. En agujeros incorrectamente colados se han observado casos
en que las aguas subterráneas o superficiales concentradas a lo largo de estos agujeros, fluyen
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hacia abajo por el espacio entre los tableros de la pared de revestimiento y el suelo, llevándose
una importante cantidad de suelo. Por lo tanto, es importante tomar en cuenta este aspecto.
Los agujeros pre-excavados facilitan la instalación del perfil o soldier beam con tolerancias muy
cercanas con respecto al alineamiento de este. Cuando el alineamiento es muy crítico, se
pueden utilizar dispositivos centralizadores que permitan una adecuada verticalidad.
Figura 50.
Instalación del Perfil en Agujero Pre-excavado

Nota. Adaptado de Análisis y diseño de estructuras de retención de aplicación reciente
en el salvador,por Figueroa D. Guillermo, Rodríguez A. Fredys, Zelada S. Edwin, 2011.
7.7.4 Excavación e Instalación de la Pared de Revestimiento

Se continúa con la realización de la excavación en etapas sucesivas para la instalación
de la pared de revestimiento, la cual puede ser de madera, placas metálicas, concreto lanzado
o de concreto prefabricado. Es importante que antes de realizar cualquier excavación se
controle cualquier afloramiento de agua superficial que pueda fluir hacia las caras de la
excavación. En el caso de la utilización de madera, el procedimiento típico es excavar unos
centímetros más abajo del último nivel instalado, remover el suelo con cuidado y deslizar cada
tabla de madera para su colocación. Para reducir al mínimo el corte excesivo, se debe utilizar
herramientas de mano para dar forma al suelo y que la madera pueda colocarse
adecuadamente. Si es necesario, pueden utilizarse cuñas para hacer más efectivo el contacto
59

entre las tablas de la pantalla y su zona de apoyo. La profundidad de la excavación por debajo
del último nivel de pantalla colocado debe ser tan pequeña como 0.3 m en el caso de suelos
limosos saturados, o un máximo de 1.2 ó 1.5 metros en suelos cohesivos duros, la profundidad
de excavación dependerá de las propiedades del suelo a excavar.El código Alemán (DIN 4124,
1972) permite una excavación de sólo 1/2 metro, excepto en suelos cohesivo rígidos, donde se
permite de 1 metro. En condiciones del suelo muy adversas, un corte adecuado, un relleno
adecuado de suelo detrás de las tablas y un relleno adecuado de material filtrante en el espacio
vertical entre las tablas para el drenaje son detalles muy importantes. Una abertura en la
pantalla asegura el drenaje adecuado y al mismo tiempo ayuda a prevenir la pérdida de suelo.
Los procesos de instalación de largueros y puntales se realizan de igual forma que para un
apuntalamiento con tablestacas.
Figura 51.
Excavación e Instalación de la Pared de Revestimiento

Nota. Adaptado de Análisis y diseño de estructuras de retención de aplicación reciente
en el salvador,por Figueroa D. Guillermo, Rodríguez A. Fredys, Zelada S. Edwin, 2011.
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8. Marco Conceptual

El crecimiento poblacional, los daños por asentamientos y los accidentes durante la fase
de excavación en la ciudad de Bogotá suelen convertirse en eventos inevitables, por lo que es
de suma importancia aprender a sobrellevar estos. Sin embargo, la necesidad de controlar este
tipo de situaciones se hace latente día a día, por ello, una comparación detallada de los
diferentes métodos constructivos utilizados en la elaboración de sótanos lograría minimizar
eventualidades que traen consigo dificultades para los proyectos.
Cabe destacar que escoger el mejor método constructivo no siempre asegurará que no
ocurran acontecimientos indeseables, pero sí se observará, que estos disminuyen
considerablemente. Por otro lado, tener en cuenta que tanto el método TOP-DOWN
(construcción vertical), la utilización de muros o pilotes anclados y la construcción de muros
pantallas perimetrales cuentan con ventajas y desventajas que varían tanto en costo como en
tiempo a pesar de que las estructuras con las que cada método trabaja son similares como lo
son muros Milán prefabricados o fundidos en situ, pilotes fundidos, muros pantallas y losas.
8.1 Cimentación

La cimentación es un grupo de elementos estructurales y su misión es transmitir las
cargas de la construcción o elementos apoyados a este al suelo distribuyéndolas de forma que
no superen su presión admisible ni produzcan cargas zonales. Debido a que la resistencia del
suelo es, generalmente, menor que la de los pilares o muros que soportará, el área de contacto
entre el suelo y la cimentación será proporcionalmente más grande que los elementos
soportados. (GrupoCIPSA, s.f.).
61

8.2 Muros Milán

Los muros Milán (muros diafragma) son estructuras lineales, que se utilizan para las
excavaciones profundas. Estas estructuras se utilizan frecuentemente como muros de
construcción. Al principio esta estructura actúa como un muro de apuntalamiento durante la
construcción, luego se convierte en una parte del muro del sótano. Los muros diafragma se
construyen excavando una zanja con la maquinaria apropiada y llenando la zanja con el
material adecuado (generalmente hormigón). (FINE, 1989).
8.3 Pilotes

Los pilotes son piezas largas, a modo de pilares enclavados en el terreno, que alcanzan
una profundidad suficiente para trasmitir las cargas de la estructura. Se denomina fuste a la
parte del pilote en contacto con el suelo, mientras que altura libre es la longitud de la parte que
emerge del suelo. (Yepes, 2016).
8.4 Muros de Pantalla

"Diaphrgam Walls" (muros pantalla) son paredes construidas en el subterráneo que
comienza de la superficie. El sistema de excavación consta de un cubo de agarre con el mismo
grosor de la pared que se construirá. La excavación se realiza con paneles primarios y
secundarios, con bentonita o suspensión polimérica. Los paneles están reforzados con jaulas
de acero prefabricadas. Antes de la bajada de la jaula, la suspensión en la zanja tiene que ser
tratada y limpiada. La pared puede utilizarse como soporte de excavación, elemento de
cimentación o como estructura de contención para el flujo de agua subterránea. (SOILMEC
COLOMBIA, s.f.)
https://es.wikipedia.org/wiki/Pilote_(cimentaci%C3%B3n)
62

8.5 Losa

Las losas de cimentación se utilizan cuando la carga del edificio es tan alta, que las
zapatas aisladas y zapatas corridas no podrían soportar el peso o su empleo sería ineficaz.
Además, la losa de cimentación ayuda a reducir los asentamientos variables causados por la
construcción en suelos no homogéneos o distribución de carga irregular en la zapata. (FINE,
s.f.)

9. Marco Legal y Normativa

9.1 Normativa Colombiana

NSR-10, titulo H- Excavaciones y estabilidad de taludes.
Resolución 2400 de 1979
Resolución 2413 de 1979

Resolución 541 de 1994

Mediante Ley 41 de 1993 Ley 1152 de 2007 se organiza el subsector de adecuación de
tierras, se señala las directrices para la Administración, Operación y Mantenimiento de los
Distritos.
9.2 Legislación Internacional

Regulaciones OSHA – 1926.650 Definición

Regulaciones OSHA - 1926.651 Seguridad en Excavación
Regulaciones OSHA – 1926.652 Protección a los Trabajadores.
Norma OSHA – CPL 2.87
Norma OSHA – CPL 2.45B
63

Norma OSHA -. STD 3-14.1
OSHA 192.650
OSHA 32

NTP 278 Zanjas: prevención del desprendimiento de tierras
64

10. Metodología y Materiales

Figura 52.
Diagrama de Flujo del Proyecto

Nota. Adaptación Propia.
65

10.1 Realizar Revisión Bibliográfica:

A partir de una búsqueda de artículos, trabajos de grado y estudios de suelos,
relacionados a los procesos constructivos de: Top-Down, muros excavados anclados, pilotes
excavados anclados, muros perimetrales trabajando como sistema de contención, viga
cinturón, y apuntalamientos gigantes para la edificación de dos sótanos, recolectar la
información útil y suficiente con el fin de documentar en el presente trabajo el funcionamiento y
comportamiento de cada proceso constructivo, y asimismo, al suelo lacustre de Bogotá.
10.2 Caracterizar los Procesos Constructivos:

A partir de la información recolectada de la revisión bibliográfica, caracterizar por medio
de imágenes, y de secuencia de actividades, cada uno de los procesos constructivos de: Top-
Down, muros excavados anclados, pilotes excavados anclados, muros perimetrales trabajando
como sistema de contención, viga cinturón, y apuntalamientos gigantes para la edificación de
dos sótanos.
10.3 Indagar Ventajas y Desventajas de los Procesos Constructivos:

Teniendo en cuenta la caracterización de los procesos constructivos, indagar sus
ventajas y desventajas frente a factores como: Funcionalidad, costo y tiempo.
10.4 Caracterizar los Escenarios de los Procesos Constructivos:

Es necesario dividir los distintos procesos constructivos, en sus etapas más
fundamentales, esto, con el fin de modelar estas distintas etapas en Settle3D y RS2, para así,
entender con mayor claridad la funcionalidad de cada proceso constructivo como una unidad.
66

10.5 Análisis Estadístico de los Parámetros del Suelo Lacustre de Bogotá:

A partir de los estudios de suelo realizados en zona lacustre de Bogotá, extraer de cada
estudio, parámetros del suelo como: Profundidades de estratos, pesos unitarios de cada
estrato, relación de vacíos, Cc, CR, CS.
Posteriormente, a partir de gráficas de tendencia donde se relacionen los parámetros
anteriormente mencionados, definir las variables representativas de cada estrato.
10.6 Caracterizar el Suelo Lacustre de Bogotá:

Una vez obtenidas las variables representativas de cada estrato, interpretar los valores
obtenidos, con el fin de caracterizar el comportamiento del suelo lacustre de Bogotá.
10.7 Realizar Modelación Geotécnica de 3 Procesos Constructivos en los
Programas RS2 y Settle3D:
Una vez caracterizados los escenarios para cada proceso constructivo y las variables
representativas