Estudios Geotécnicos y Maquinaria en Construcción: Fundamentos y Aplicaciones

Estudios Geotécnicos y Maquinaria en Construcción

¿Consisten los estudios preparatorios de los terrenos? En el estudio previo por parte del proyectista y del constructor de los ensayos a realizar para una correcta redacción proyectual y un desarrollo apropiado y económico de las obras.

¿Para qué se realizan los ensayos profundos?

• Para determinar las profundidades significativas de los materiales del subsuelo mediante perforaciones, muestras y ensayos.
• Sustituir lo complejo real por un subsuelo idealizado consistente en unas pocas unidades homogéneas con límites simples.

Ensayos profundos más comunes:

• Perforaciones:
  • Sondeos
  • Penetraciones
• Calicatas
• Ensayos geofísicos:
  • Sísmicos
  • Eléctricos
  • Térmicos
  • Magnéticos
• Prueba de carga

Definición del término estrato. ¿Los límites de estrato son paralelos? ¿Y cuando no? Este término se aplica a la capa de suelo relativamente bien definida, que se halla en contacto con otras capas de características bien diferentes. Cuando los límites de los estratos son paralelos se dice que el perfil del terreno es regular o laminar, y cuando no lo son, se dice que es errático.

Fases de movimientos de tierras:

• Desagregación previa
• Excavación
• Carga
• Transporte
• Descarga
• Compactación y consolidación

Clasificación de los terrenos desde el punto de vista de la capacidad portante:

• Suelo: es todo agregado natural de partículas minerales separables por medios mecánicos de poca intensidad, como agitación en el agua.
• Roca: es un agregado de minerales unidos por fuerzas cohesivas poderosas y permanentes.

¿En cuántas zonas se dividen los terraplenes?

• Cimiento
• Núcleo
• Coronación

Clasificación de los taludes:

• Pequeña altura: menor de 5 m
• Mediana altura: entre 5 y 10 m
• Gran altura: superior a 10 m

Clasificación de los suelos en función de las posibilidades de extracción:

• Roca: material que únicamente puede ser excavado utilizando explosivos.
• Terreno de tránsito: sin precisar el empleo de explosivos para ser excavado, no puede serlo directamente sino que requiere una preparación de tipo ripado.
• Tierra: todo lo que no es ni tránsito ni roca.

¿Cuándo se encuentran problemas en las cimentaciones? ¿Causas?

• Investigación inadecuada del terreno
• Interpretación defectuosa de los informes de reconocimiento
• Mal diseño de la cimentación
• Mano de obra defectuosa durante la construcción
• Insuficiente previsión de los efectos de las condiciones naturales excepcionales, lluvia e inundaciones.

Condiciones de un terreno para una construcción: Que tenga la resistencia adecuada para soportar la carga que ha de recibir y la geometría requerida para la construcción que se trate.

Diferencias entre el tractor de neumáticos y el de orugas: Esencialmente el tren de rodaje y los órganos de accionamiento del mismo en cuanto a su construcción.

Agrupación de máquinas según su estructura básica y su forma de trabajo:

• Máquinas de carga estacionaria o de carga de tierras: no necesitan desplazarse para realizar las operaciones.
• Aquellas que para realizar su función tienen que trasladarse o moverse (niveladoras, dumpers…)
• Las máquinas que realizan trabajos especiales, sondeos, perforaciones…

Dimensiones de las máquinas: Van desde las miniexcavadoras de menos de una tonelada de peso y pequeños dumpers de 0.5 m³ de capacidad, a grandes excavadoras de 26 m³ y 92 tm. O unidades extraviales de transporte con capacidad de 140 m³ y 310 tm.

Trabajos realizados según las máquinas:

• Las que realizan la excavación y carga: excavadoras (frontal o retro), dragalina, cuchara prensora…
• Para carga exclusivamente: palas cargadoras.
• Las que realizan explanación y nivelación: bulldozer y angledozer, traíllas, motoniveladoras…
• Para el transporte: dumpers y camiones.
• Para la compactación del terreno: máquinas apisonadoras.
• Para el estudio del terreno o para la ejecución de cimentaciones: máquinas de perforación y martinetes o hinca pilotes.

Partes de máquinas de movimiento de tierras:

• Superestructura giratoria
• Base o montaje fijo (infraestructura)
• Herramienta de trabajo útil

¿Cómo se transmite la fuerza motriz a las orugas o ruedas? Los elementos motores transmiten los esfuerzos a través de mecanismos de engranaje continuo, frenos y embragues. La ventaja de las transmisiones por fricción consiste en que ésta actúa de seguro cuando se pretende imponer al motor un esfuerzo excesivo. También los sistemas hidráulicos que presentan la ventaja de que los esfuerzos anormales son absorbidos por deslizamiento de las transmisiones, aunque su frecuencia pueda dar lugar a calentamientos en el sistema. Existen sistemas de transmisión más sofisticados equivalentes a los empleados en los tractores que responden a la tecnología del power-shift.

Partes de un tractor de orugas:

• Bastidor o chasis principal
• Soporte de orugas
• Motor diésel
• Embrague principal
• Caja de velocidades y convertidores de par
• Freno de la caja de cambio de velocidades
• Orugas y sus componentes
• Embragues y frenos de dirección
• Diferencial controlado
• Mandos finales
• Toma de fuerza

Partes de un tractor de neumáticos:

• Bastidor o chasis
• Motor diésel
• Embrague principal
• Caja de velocidades
• Mandos finales
• Toma de fuerza
• Neumáticos
• Dirección
• Acoplamiento de remolque

¿Cómo aumentar la adherencia en condiciones difíciles en los tractores de neumáticos? Introduciendo un 80% de agua según la capacidad del neumático y dejando el resto con aire, ya que al aumentar el resto del tractor aumenta su adherencia.

Ventajas e inconvenientes del tractor: Una gran ventaja de los tractores de orugas es su baja carga sobre la superficie de apoyo, sin embargo, el tractor de orugas es muy lento en comparación con el de neumáticos. La principal ventaja de los tractores de orugas es su aptitud para trabajar en terrenos desprovistos de carreteras y de condiciones topográficas que no permitan otro vehículo. La principal ventaja del tractor de neumáticos es su maniobrabilidad y puede alcanzar grandes velocidades.

Factores que afectan a la productividad:

• Factor o coeficiente de corrección (de rendimiento horario, de eficacia o de utilización)
• Rendimiento general de la obra
• Coeficiente de adaptación
• Coeficiente de gestión o administración.

Campo de aplicación de una pala cargadora:

• Carga de materiales sobre medios de transporte
• Acopio de materiales en pilas o en tolvas
• Excavaciones de poco volumen y en terrenos poco coherentes
• Desbroce de terrenos vegetales
• Como máquina auxiliar en canteras, centrales de hormigonado, centrales de fabricación y selección de áridos
• Extendido de tierras y posterior nivelación
• Como máquina en derribos y voladuras

Tipos de máquinas o equipos de transporte fuera de la obra:

• Máquinas en que la carga y el transporte se realizan simultáneamente (traíllas)
• Máquinas o equipos específicos de transporte, que solo realizan el transporte y la descarga del material.

Tipos de traíllas:

• Remolcadas, empleadas para distancias cortas
• Autopropulsadas o mototraíllas, que llevan la unidad automotriz incorporada, formando un solo conjunto. Estas pueden ser: convencionales o de 2 motores.

Elementos constitutivos de una mototraílla:

• Elemento tractor con sus transmisiones
• Caja
• Suspensión

Trabajos que pueden realizar las traíllas:

• Preparación del suelo, desbroce
• Movimientos de tierras siguiendo los perfiles dados, nivelación
• Compactación parcial de terraplenes
• Construcción de plataformas
• Mantenimiento de las pistas de circulación de obras

Aplicación de las traíllas:

• Carreteras
• Aeropuertos
• Obras hidráulicas
• Minas y canteras

Tipos de equipos de transporte según el volumen transportado:

• Equipos de transporte ligero: carretilla manual, motovolquetes o carretillas transportadoras mecánicas
• Equipos de transporte pesado:
  1. Unidades para carretera: camiones de obra, semirremolques, y camiones dumpers.
  2. Unidades extraviales: Dumpers y tractovagones o vagones remolcados.

¿Por qué viene dado el radio de operación de la dragalina? Viene dado por la longitud de la pluma y se define como la distancia horizontal del eje del chasis a la proyección de la cabeza de la pluma.

Elementos de la excavadora frontal:

• La pluma
• El brazo de la cuchara
• La cuchara
• La polea de la cabeza

¿Qué es una dragalina y en qué consiste su funcionamiento? La dragalina es una máquina de carga estacionaria que consta de un balde (cazo, cuchara) que se lanza sujeto a unos cables recogiendo tierra en su interior al tirar de estos. Una vez realizada la carrera, el balde queda colgado de tal manera que no vierte la tierra, pudiéndose mantener suspendido y ser girado para depositar el cargamento en cualquier otra posición próxima al alcance de la pluma.

¿De qué otro modo se conoce la dragalina? Elementos. Excavadora de cuchara de arrastre. Elementos: chasis, órganos de desplazamiento (orugas o muletas), pluma, caballete, polea de cabeza de pluma, cuchara y torno.

Diferencia entre pala excavadora y retroexcavadora: La diferencia radica en el nivel de recogida de las tierras. Mientras la pala excavadora las recoge por encima del nivel de sus orugas, la retroexcavadora las recoge en un plano inferior, por esta razón es muy empleada para la excavación de zanjas.

¿En qué consiste la cuchara de almeja prensora o de mandíbulas? Elementos: La cuchara de almeja prensora tiene un dispositivo tal que dejándola caer desde una posición elevada recoge entre sus valvas el material que se quiere elevar cerrando estas mediante un sistema de cables o hidráulico, momento en el que se puede proceder a su elevación ya que entonces el material no derramará. Elementos: pluma y cuchara de mandíbulas.

Equipo drop-ball: ¿Qué es y para qué se utiliza? Es un equipo para las excavadoras de cable cuya colocación consiste en sustituir la cuchara por una masa pesada y voluminosa de acero especial o fundición suspendida por una cadena o cable. Se utiliza para demolición de muros y para romper grandes bloques de rocas o de hormigón.

Equipos o útiles que se pueden adaptar a las excavadoras estacionarias:

• Grúa
• Martinete
• Martillo picador
• Equipo drop-ball

La excavadora de cangilones: Se compone de un brazo inclinable y articulado, en el plano vertical y que soporta unas cadenas de cangilones sin fin. La maniobra de inclinación y articulación del brazo, alrededor de un eje horizontal de cabeza, se realiza por cables y más raramente por cilindros hidráulicos o por un sistema mecánico.

Reglas de conducción de dragalinas:

• No debe lanzarse la cuchara bruscamente, ya que puede provocar roturas en el acero.
• Excavar siempre capas delgadas y uniformes, evitando hacer surcos.
• Procurar que el cable de dragado no se arrastre por el suelo.
• En tiempo muy frío se deben calentar las cucharas antes de proceder a su trabajo, para evitar grietas y roturas en el acero.
• En general tener siempre en buen estado la cuchara.

¿Qué es un bulldozer? El bulldozer es una máquina excavadora empujada que normalmente excava y transporta el material al lugar de descarga rodándolo y al mismo tiempo conforma tanto el corte como el terraplén en la misma operación, siendo un tractor equipado con una hoja de empuje frontal que puede levantarse o bajarse por un sistema de control hidráulico.

¿Cuál es el empleo más preponderante y económico de un bulldozer? Es el de la excavación y transporte sucesivo del material a lo largo de la dirección de marcha, según un ciclo de ida y vuelta. La distancia económica de empleo es como máxima de 60 a 70 metros.

¿Qué es un angledozer? Encuentra su aplicación más económica en los trabajos de explanación a media ladera desplazando el material lateralmente. El angledozer es más adecuado para realizar los siguientes trabajos:

• Excavación de un terreno en pendiente
• Apertura de un trazado de carretera a media ladera
• Construcción de terraplén en terreno llano
• Recalce de obras.

Consejos a tener en cuenta a la hora de trabajar con un dozer:

• Hacer tajos lo más uniformes y regulares posibles.
• Alturas de tongadas muy finas.
• Realizar el trabajo con un mínimo de maniobra.
• No abusar de la esquina de la hoja para arrancar zonas más duras.
• No circular sobre terreno duro más que en primera velocidad.

Ciclo de operación de bulldozer y angledozer:

• Los 3 modelos de funcionamiento más corrientes de bulldozer y angledozer son: excavación, transporte y descarga en vaivén.
• Terraplenado o excavación en ladera para distancias cortas.
• Desplazamiento de un talud o relleno de una zanja.

¿Qué es un ripper? Es una especie de reja sólidamente fija, sobre un bastidor, a la parte posterior del tractor del bulldozer, que sirve para disgregar suelos compactos y las rocas semiduras por la acción del labrado, desgarramiento o laboreo, ya que estos terrenos presentan dificultades para el ataque directo con la cuchilla del bulldozer. La reja puede estar construida por una, dos o tres púas o dientes.

¿Qué es una motoniveladora? Es una máquina formada por 3 ejes sobre neumáticos, 2 posteriores y uno anterior, sobre los cuales descansa un chasis rígido o articulado y equipado con una cuchilla de perfil cóncavo.

Campo de aplicación y utilización de una motoniveladora:

• Los desplazamientos de tierra a pequeña distancia, el esparcido y la nivelación son sus especialidades.
• No pueden utilizarse para los trabajos pesados de excavación debido a que son frágiles, ni en suelos cuyo grado de humedad sea muy alto.
• Solo son económicas trabajando en condiciones óptimas, tales como en terrenos llanos o de poca pendiente, en terrenos sin raíces y rocas, etc.

¿Qué es un estudio geotécnico y con qué objeto se realiza? ¿Para qué tipos de obra es obligatorio? ¿Quién lo encarga? Conjunto de reconocimientos del terreno y la interpretación de los datos obtenidos que permiten caracterizar los diversos suelos presentes en la zona de estudio. Es obligatorio siempre en obra nueva y en rehabilitación cuando se va a aumentar el volumen del edificio. Lo encarga y lo paga el promotor.

¿Partes consta el estudio geotécnico?

• Información previa
• Criterio y diseño de la campaña de reconocimiento
• Trabajos de campo
• Ensayos de laboratorio

¿Profundidad suelen ser las calicatas? De 5-20 metros.

¿Distancia mínima suelen efectuar lecturas Rp con el penetrómetro estático? Cada 25 cm mínimo.

¿Qué nos permiten conocer los ensayos de identificación? Enumera los tipos de ensayos de identificación. Nos permiten identificar y clasificar el suelo. Los tipos de ensayos son:

• Análisis granulométricos
• Determinación de los límites de Atterberg.

¿Qué tipo de suelos se usa el ensayo a “Compresión Simple”? Para suelos cohesivos.

¿Qué máquina se utiliza para determinar la resistencia sin drenaje de arcillas susceptibles? La sonda de molinete.

¿Qué aparatos miden la presión necesaria para dilatar un agujero cilíndrico dentro del terreno? Los dilatómetros.

¿Cómo funciona y para qué se utiliza la “Placa noruega”? Se introduce la placa mediante giro y luego se carga. Se utiliza para ensayos de carga a profundidad.

Enumera 3 métodos que complementan a los sondeos y a las calicatas.

• Gravitatorios
• Eléctricos
• Sísmicos

¿Cuándo se utilizan las cimentaciones profundas? Cuando el suelo no es lo suficientemente resistente o existe la recuperación por la estabilidad y seguridad de las edificaciones colindantes. En obras de consolidación.

Cita los tipos de cimentaciones especiales: Pilotes, muro pantalla, anclajes, recalces.

Tipos de pilotes según su forma de trabajo:

• Pilotes flotantes: transmiten la mayor parte de la carga por rozamiento.
• Pilotes columna: trabajan predominantemente por punta.

Tipos de pilotes según su forma de construcción:

• De extracción: rotación pura o en seco, rotación con lodos, de rotación con base ensanchada, con tubación recuperable, con camisa perdida, elementos de pantalla, barrera continua.
• De desplazamiento: in situ, prefabricados.

¿De qué factores depende la elección de los muros pantalla?

• Proximidad de los edificios colindantes a la obra
• Cargas exteriores existentes
• Nivel freático del terreno
• Calidad del terreno en el cual se va a edificar
• Profundidad máxima de vaciado
• Posibilidad de ejecución de arriostramiento
• Espacio disponible para la ejecución del muro pantalla, factor que condicionará el espesor del mismo.

Los andamios de trabajo prefabricados son: Estructuras provisionales de una altura habitual de hasta 30 m o más. Las funciones de los andamios prefabricados (ATP) según los casos pueden ser de servicio, carga y protección.

Según las cargas que puedan soportar las plataformas de trabajo y sus correspondientes soportes, los andamios se clasifican en: Seis clases: 1, 2, 3, 4, 5 y 6.

Los andamios de clase 1 soportan una carga uniformemente repartida y una carga concentrada de: Repartida de 75 Kg/m² y concentrada de 150 Kg/m².

Los andamios de clase 1, 2 y 3, se utilizan para: Limpieza, pintura y carpintería. Restauración de fachadas.

La altura libre mínima entre plataformas es de: 1.90 m.

La altura libre mínima entre superficies de las plataformas es de: 2.00 m.

La anchura mínima de plataformas es de: >500 mm.

La anchura mínima de andamios de clase 1, 2 y 3 es de: 0.70 m.

La anchura mínima de plataformas para andamios de clase 4, 5 y 6 es de: >0.90 m.

En los lados del paramento en que no es necesario colocar barandillas de protección, la distancia mínima del andamio a este es de: 300 mm.

Protecciones laterales de los andamios. La altura de los andamios tubulares (laterales) estará a: 1000 mm (más menos) 50 mm.

La altura de la barra intermedia en un andamio estará a: 47 cm.

La anchura del peldaño de las escaleras está comprendida entre: 30 y 40 cm.

Cuando las escaleras están situadas a 2 m. de altura o más deben de disponer: De barandillas de seguridad en todo su perímetro.

El acta de recepción debe reflejar la carga que puede soportar según la UNE 76.502.90 (HD 1000) para andamios hasta: 30 m. de altura.

Para andamios sin recubrimiento de altura inferior a 30 m., los anclajes deben colocarse cada: 20 m².

¿Cuándo se deben suspender los trabajos en un andamio? En caso de lluvia, nieve o vientos superiores a 50 km/h.

Entre andamios del mismo nivel de trabajo, el salto entre ellos no puede ser mayor de: 25 cm.

En las líneas de alta tensión, ¿qué distancia mínima de seguridad tienes que guardar desde el punto más cercano del andamio? Tensión mayor de 66000 voltios, distancia mínima 5 m. Tensión menor de 66000 voltios, distancia mínima 3 m.

Definición general de andamio: Elemento provisional, fijo o móvil, auxiliar para la ejecución de obras, el cual hace accesible una parte de la construcción que no lo es.

¿Cuándo es necesario un plan de montaje, utilización y desmontaje? Es necesario para: Andamios colgados, plataformas elevadoras sobre mástil, andamios tubulares, torre de acceso, torre de trabajos móvil.

¿Cuándo deberán ser inspeccionados los andamios? Antes de su puesta en servicio. A continuación, periódicamente, en periodos no inferiores a 1 mes. Tras cualquier modificación.

¿En qué se diferencia el derribo de una demolición? En la demolición se deshace una construcción o parte de ella con la consiguiente desaparición de la misma, y en el derribo, al demoler un edificio, aprovechamos partes de los materiales que lo integran para ser nuevamente empleados.

Nombra y describe brevemente las 3 partes de un proyecto de demolición:

• Memoria detallada del estado del edificio afectado por la obra, así como del sistema que aplicará para la demolición, descripción de las máquinas y útiles que intervendrán en la operación, de los equipos de trabajo que la llevarán a término y del correspondiente estudio de seguridad e higiene.
• Planos a diferentes escalas de la situación y emplazamiento de la obra, de las plantas y alzados, incluyendo las secciones necesarias para la mejor comprensión, así como detalle de las medidas de protección que se piensan adoptar.
• Y el presupuesto, sujeto a las debidas prescripciones legales.

Medidas previas a la demolición:

• Desinfección y desinsectación de los locales del edificio.
• Anulación de las instalaciones existentes.
• Instalación de andamios.
• Instalación de medios de protección colectiva.
• Retirada de materiales de derribo aprovechables.
• Adopción de medidas de protección personal necesarias.

¿Cuál es la principal medida de seguridad para el personal de la obra que se lleva a cabo para prevenir posibilidades de contagio que puedan provocar los residuos de la obra? Proceder a la desinfección y desinsectación tanto del inmueble como del terreno sobre el que está asentado.

¿Cómo se protegerá la entrada de un inmueble contra la caída de cascotes? Montando una visera provisional lo suficientemente resistente como para soportar impactos de cierto peso.

3 factores principales que dependen de la operación de evacuar los escombros de la obra:

• De la capacidad de carga de los camiones y de su número.
• Del horario establecido para realizar tal trabajo.
• De la ayuda que pueda recibir de otras máquinas, tales como palas cargadoras y similares.

Para reunir en puntos determinados los escombros acumulables, se suele recurrir a uno de estos 2 sistemas: sistema clásico, o sistema de conducto evacuador: Describe brevemente cada uno de ellos:

• Sistema Clásico: se basa en la apertura de un hueco en el forjado para establecer comunicación con la planta inmediata inferior.
• Sistema de conducto evacuador: se acopla una sucesión de elementos prefabricados.

Nombra al menos 4 elementos que conforman al equipo de seguridad personal de un operario que trabaja con máquinas-herramientas manuales:

• Casco protector
• Protectores de audición
• Gafas de seguridad
• Guantes de piel
• Botas de piel o goma de horma ancha.

Cita los tipos de reciclaje de los residuos resultantes de la demolición:

• Sin aprovechamiento.
• Con aprovechamiento total.
• Con aprovechamiento parcial de partes íntegras.