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1 Excavaci贸n de Torre Squadra, Bogot谩.

Informe Especial

Excavaciones y cimentaciones


InformeEspecial

Excavaciones y cimentaciones Para la construcción de cualquier obra se requieren dos tipos de actividades –excavación y cimentación–, que preparan el terreno existente y le transmiten las cargas de la nueva edificación. Para ilustrar este tema, el informe especial de esta edición presenta cuatro importantes proyectos, los cuales se destacaron por el desafío que representó cada uno de ellos para los profesionales del sector.

Las excavaciones son necesarias para modificar la topografía original de un terreno, de tal manera que éste se adapte a los requerimientos de diversos proyectos, como son la instalación de tuberías, la excavación de túneles, la ejecución de cimentaciones que trasladen las cargas de los edificios a los suelos y la construcción de sótanos. Sin embargo, excavar y cimentar en suelos en condiciones geológicas como las que presenta Colombia no ha sido tarea fácil para los constructores, quienes se han visto obligados a implementar sistemas que den solución no sólo a las diferentes variables topográficas y geotécnicas, sino también a la enorme y creciente demanda de parqueaderos en las ciudades capitales. Este último aspecto es una constante en los proyectos construidos desde hace poco más de dos décadas, el cual ha representado un gran desafío para el sector, pues para cumplir con los requerimientos técnicos, de seguridad y sismorresistencia, también requiere un cuidadoso estudio y, en algunos casos, revaluación de las técnicas de excavación y cimentación. De esta manera ha sido posible garantizar la estabilidad de las nuevas construcciones, de las edificaciones colindantes, de las redes urbanas y de la infraestructura vial.

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Excavaciones y cimentaciones

Caissons en cimentación de Torre Cusezar, Bogotá.

EDICIÓN 153 DICIEMBRE 2009 - FEBRERO 2010

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InformeEspecial

Sistemas constructivos de excavaciones En las zonas urbanas se ejecutan excavaciones para adecuar los terrenos y construir sótanos de edificios, las cuales se llevan a cabo tanto en las laderas periféricas

©2009 JupiterImages Corporation

a los valles, como en las zonas planas y de menor pendiente. Por sus características, las excavaciones se pueden dividir en tres categorías:

Excavación a cielo abierto de Torre Squadra, Bogotá.

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Túnel presurizado

A cielo abierto

Comúnmente utilizado para la construcción de túneles interceptores o de sistemas de transporte tipo metro, este sistema excava con una cabeza giratoria equipada con elementos de corte y accionada por motores hidráulicos, impulsados por un sistema de gatos desde el pozo de acceso al túnel. El túnel presurizado se clasifica en topo y en escudos, estos últimos encargados de sostener el terreno a medida que avanza la excavación gracias al revestimiento metálico exterior de la estructura que le da su nombre. Ejemplos de este sistema son el túnel interceptor del río Bogotá y el de Fontibón.

Este tipo de excavación por lo general se ejecuta según la consistencia del terreno, con taludes o paredes inclinadas estables. También puede soportarse utilizando paredes verticales ancladas por medio de tirantes (tie backs) ubicados por fuera de la excavación y detrás del posible plano de falla. En Bogotá se realizan numerosas excavaciones a cielo abierto para proyectos con un solo sótano y con cimentaciones sobre zonas planas, conformadas por suelos arcillosos de origen lacustre y de poca consistencia. Estos terrenos permiten excavaciones hasta de 4 o 5 m de profundidad, con taludes de 45 grados de pendiente, sin que se presenten fallas de importancia. En otras ciudades como Medellín, Bucaramanga y Tunja son muy comunes los taludes a 60 grados de pendiente para excavaciones hasta de 10 metros, dadas las condiciones rocosas o de buena resistencia de los suelos, a diferencia de los blandos que se encuentran en gran parte del territorio bogotano.

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Excavaciones y cimentaciones

Bajo estructuras Son las excavaciones en las que es necesario conformar o construir, inicialmente, los muros de contención y parte de la estructura misma. Luego se retira la tierra por debajo de esa estructura, generando así los espacios para los sótanos. Dentro de este sistema se destacan dos métodos implementados en Bogotá: • Cajón hincado: método que busca que los sótanos lleguen al nivel requerido según el diseño del proyecto. Consiste en la construcción en superficie de 2 o 3 sótanos para que luego, al hincar el cajón, la estructura baje al nivel proyectado. Se trata de un método antiguo que fue utilizado en la edificación de pilas al lado de los ríos (caissons neumáticos) para permitir la construcción hacia abajo de una que pudiera llegar hasta los 30 m de profundidad, la cual, al rellenarla con concreto, soportaría los pilares o columnas de puentes con grandes dimensiones. En Colombia, el sistema cajón hincado se implementó en Bogotá para el diseño de las excavaciones de cinco importantes edificios: las tres torres del World Trade Center, la torre Propaganda Sancho y el Hotel Dann de la calle 116, los cuales fueron cimentados mediante una placa flotante o compensada. Estas estructuras están apoyadas hoy sobre suelo blando con un peso importante que reemplazó el del suelo excavado, logrando así la estabilidad de la construcción. Sin embargo, este sistema presenta importantes desventajas centradas en el posible movimiento de los terrenos vecinos, sobre todo de aquellos ubicados muy cerca del cajón, que resultan afectados por el descenso de la estructura, como se evidenció en las construcciones anteriormente mencionadas. La recomendación, entonces, es que los proyectos ejecutados a partir de este sistema se realicen a una distancia prudente, según el diseño y el peso de la nueva construcción, así como de las edificaciones existentes, pues cuando las condiciones son apropiadas el método resulta muy conveniente. • Up Down Construction: conocido como sistema ascendente-descendente, ha sido el más utilizado en el país para la ejecución de excavaciones hasta de seis sótanos en terrenos difíciles. El método, con algunas variaciones, consiste básicamente en: • Construcción de muros y pilotes. • Excavaciones necesarias, mediante caissons de aproximación, para alcanzar la cabeza de los pilotes y construir sobre ellos el dado de la columna. • Levantamiento de las columnas hasta la superficie. • Construcción de las vigas y, posiblemente, porciones de la placa del primer piso, que soporta (horizontalmente y a nivel de la cabeza de los pilotes) los muros de contención. • Construcción de las columnas del primer piso, es decir, desde el nivel de la superficie hacia arriba, por debajo del cual se van destapando, sótano a sótano, las columnas ya construidas para llevar a cabo el levantamiento de las vigas o placas que soportan horizontalmente los muros de contención en cada nivel, hasta llegar a excavar el último sótano. • Por lo general el último sótano requiere la construcción de una placa capaz de soportar una subpresión que se puede dar por el agua, el nivel freático cercano a la superficie o una posible falla de fondo. Como desventajas de este sistema se encuentran la deformación que pueden sufrir los terrenos vecinos, dificultad que es necesario controlar para evitar daños en dichas construcciones, y el aumento de los costos por factores como el uso obligatorio de instrumentación para mantener los niveles de asentamiento e inclinación, la capacidad de la maquinaria utilizada para la excavación y el tiempo que toma cada etapa del proceso. Up Down Construction en excavación de Torre Cusezar.

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InformeEspecial

Sistemas constructivos de cimentaciones Frente aislado

Nivel existente Barra adaptable de fuerza Zona no portante

Zona portante

Barra de extensiรณn Anclaje Final de la excavaciรณn

Muro de contenciรณn

Plano de falla admitido

Caissons en cimentaciรณn de Torre Cusezar, Bogotรก.

Caissons: son un recurso constructivo muy utilizado en Colombia, especialmente en Bogotรก. Consiste en excavar manualmente cรญrculos o elipses que permitan llegar a niveles apropiados de cimentaciรณn, para despuรฉs levantar dentro de ellos las columnas del edificio. Las paredes de la excavaciรณn se recubren sucesivamente con anillos de concreto que trabajan a compresiรณn manteniendo estable el piso alrededor, lo cual garantiza la seguridad de los operarios en el interior.

Pantallas en cimentaciรณn de Centro Empresarial Gran Estaciรณn, Bogotรก.

Tirantes y anclajes (tie-backs): son elementos que se anclan al suelo de los terrenos vecinos para soportar los muros de contenciรณn de la estructura. Estรกn hechos generalmente con varillas de acero que se ubican dentro de las excavaciones realizadas con un equipo de perforaciรณn, con diรกmetros entre 10 y 20 cm para que alcancen la profundidad necesaria y soportar el muro de contenciรณn por detrรกs de cualquier posible bloque de falla. Se utilizan por lo regular en excavaciones de suelos de dureza media a alta, pues en los suelos blandos tienden a desplazarse hacia la excavaciรณn.

Pantallas o muros fundidos bajo lodo: son muros de concreto de un ancho aproximado de 0,60 m y una profundidad superior a la de la excavaciรณn prevista que logra un empotramiento adecuado en el suelo para aislar el nivel freรกtico, absorber parte de los empujes horizontales y, en algunos casos, evitar la diferencia de presiones. Estos muros se construyen con equipos especiales con los que se excavan trincheras en tramos de unos 3 m de ancho. Luego de ejecutada toda la pantalla, se comienza la excavaciรณn, la cual se realiza en etapas sucesivas.

Zonificaciรณn de suelos

Fuente: Ingeominas, 1988 16

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Excavaciones y cimentaciones

CENTRAL S.A.S. www.centralcolombia.com Tel. 369 0500 Bogotá D.C.

VENTA - ALQUILER - SERVICIO Pilotaje en cimentación de Centro Empresarial Gran Estación, Bogotá.

Taludes en cimentación de Torre Squadra, Bogotá.

Pilotes: son columnas verticales de concreto encajadas en el terreno, que sirven como sistema de cimentación dado que reciben la carga de las columnas y la trasladan al suelo, ya sea a capas duras muy profundas, a pilotes de punta o a los suelos blandos, pilotes flotantes o de fricción. Los hay de tipo preexcavado y fundidos en sitio, y los prefabricados en superficie e hincados con martinete, herramienta que hunde el elemento vertical hasta la profundidad deseada para garantizar el soporte de las cargas.

Taludes: las excavaciones de 3 o 4 m de profundidad en la zona blanda y con alturas superiores a los 20 m en los suelos duros, se pueden realizar dejando taludes o paredes inclinadas en tierra que invadan la zona que se va a vaciar. Estos muros resultan estables para poca profundidad en los suelos blandos, donde tendrán una pendiente de 45 grados; en los suelos duros podrán usarse con ángulos de 45, 60 o más grados. Una vez realizada la excavación, los taludes se reemplazan por los muros de contención correspondientes manteniendo su soporte horizontal con trincheras o ventanas de corta longitud. Generalmente esto ocurre después de levantada la estructura en la zona central de la excavación.

El mapa de zonificación de Bogotá recrea los fragmentos en los que la ciudad se divide, según las características de sus suelos:

Suelos rocosos (verde): son los cerros orientales, Suba, Subachoque, Tabio y Tenjo, entre otros. Allí existen las formaciones Bogotá y Guaduas, que son predominantemente arcillosas, y la formación Guadalupe, conformada principalmente por areniscas intercaladas con delgadas capas de arcilla.

Piedemonte (amarillo): están localizados en la zona de transición entre los suelos rocosos de los cerros y los suelos blandos o de origen lacustre del área plana de la ciudad. Son los más complejos de trabajar por su heterogeneidad. Arcillas blandas (gris): son las arcillas del área plana de la ciudad, de baja consistencia hacia el norte y noroccidente. Su composición predominante es de arcillas blandas, mientras que cerca de la superficie cuentan con una capa o costra de 3 a 6 m, consolidada por desecación y apta para el soporte de cargas livianas y para la ejecución de excavaciones no muy profundas a cielo abierto. Arcillas duras (naranja): estas arcillas se han formado hacia el sur y el suroccidente de la ciudad. Tienen mayor consistencia que las arenas duras por haberse formado en zonas más áridas. Rondas de ríos y humedales (azul): en los ríos Bogotá, Salitre, Juan Amarillo, Fucha y Tunjuelo, entre otros, se presentan capas de arena intercaladas con los suelos de origen lacustre o arcillas blandas, depositadas en las diferentes épocas de su historia geológica.

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CARGADORES - MANIPULADORES Transporte, cargue, manejo de materiales. EXCAVADORAS Excavación, instalación de redes, zanjas. ACCESORIOS Martillo, horquillas, barredora, fresadora.

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Torre Cusezar

InformeEspecial

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Este edificio cuenta con 22 niveles, distribuidos en cinco sótanos, un

dad, bajo la superficie, penetrando en estas arenas, como mínimo,

semisótano y 16 pisos de altura. El sótano inferior se encuentra 16,9

una distancia de 3 m.

m abajo del nivel 0, establecido a la altura del nivel superior de la

2. Columnas soportadas por pilotes circulares con diámetros no

plataforma de parqueo del Centro Empresarial Santa Bárbara. De esta

menores a 1 m y separados por una distancia igual a 1,5 veces su

manera, la profundidad del piso fino del quinto sótano, con relación a

ancho. En cuanto a los pilotes rectangulares, éstos se construyeron

la superficie original del terreno, alcanza valores de entre 14 y 17 m.

con un ancho no menor a 80 cm. 3. Columnas de plataforma fundadas con pilotes soportados en las

La estructura aporticada, de concreto reforzado, está modulada

arenas encontradas a 29 y 35 m de profundidad bajo la superficie

de manera regular con luces típicas de 10,8 m en sentido oriente-

actual. Estos pilotes son capaces de soportar la tracción que genera

occidente, y de 7,8 m en sentido norte-sur. También cuenta con

la diferencia entre el peso de la estructura y la subpresión (presión

cortinas de rigidización en las zonas de los puntos fijos, ubicadas en

ocasionada por el agua subterránea).

el centro del edificio y en los extremos.

4. Placa maciza de cimentación, con vigas descolgadas, diseñadas para soportar la subpresión. En la obra se llevó un control cuidadoso

Sistema constructivo

de la construcción de cada pilote, que incluyó el perfil estratigráfico

La cimentación del edificio está conformada por un sistema que

encontrado durante la excavación del elemento y el récord de

combina los siguientes elementos:

volúmenes de concreto. 5. Control de los asentamientos que podrían haberse presentado,

1. Barretes y pilotes circulares de tipo preexcavado fundidos en sitio, los cuales se apoyan en las arenas localizadas a 57 m de profundi-

principalmente por el acortamiento elástico de los pilotes. Los asentamientos diferenciales fueron nulos.

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Excavaciones y cimentaciones

6. Excavaciones con profundidades comprendidas entre 18 m al oriente y 15 m al occidente, con relación a la superficie original del terreno. Para establecer el sistema constructivo de la excavación fue necesario tener en cuenta tres factores: • La falla de fondo, que según los cálculos realizados, no permitía efectuar excavaciones en toda el área y con un factor de seguridad adecuado a

CONSTRUCCIÓN INTELIGENTE

profundidades superiores a 6,5 m. • El soporte horizontal de los muros pantalla. • El rebote elástico del terreno. 7. Construcción de muros pantalla en toda la periferia, los cuales llegaron hasta las arenas finas ubicadas a 32 m de profundidad, penetrándolas en una altura continua de 2 m. Las pantallas tienen un espesor mínimo de 0,5 m y se construyeron utilizando lodos bentoníticos, para alcanzar la estabilidad del hueco, y embudos tipo Tremie para su vaciado. Las juntas entre los módulos de pantallas fueron selladas con morteros a alta presión, para garantizar la impermeabilidad de las mismas y evitar los flujos de agua del exterior hacia las excavaciones. 8. Construcción de una viga cinturón de gran inercia en todo el contorno, en sentido horizontal. Desde esta cota se insertaron los pilotes de soporte

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EDICIÓN 153 DICIEMBRE 2009 - FEBRERO 2010

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Torre Cusezar

InformeEspecial

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de la torre y la plataforma. Una vez construidos los pilotes de

Particularidades

cimentación, se efectuaron excavaciones cilíndricas tipo caisson,

• Para la excavación del quinto sótano, entre las cotas 2.553 m y

de aproximación en el lugar de cada una de las columnas, hasta

2.550 m, se utilizaron equipos pequeños y se realizó de manera

alcanzar la profundidad de descabece de los pilotes y construcción del dado.

lenta en franjas con una luz de máximo 10 m. • En cada franja excavada se procedió a construir la placa de

9. Estas excavaciones fueron revestidas con anillos de concreto

subpresión con sus vigas descolgadas antes de efectuar la

simple, troncocónicos y traslapados. Las excavaciones cilíndricas

excavación de la franja de tierra adyacente. En esta etapa fue

se realizaron en diferentes etapas, alternadas en ambos sentidos

necesario bajar la presión del agua en el acuífero existente

para evitar los movimientos de las pantallas. El primer conjunto

a 20 m de profundidad, lo que evitó que el empuje de agua

de caissons se rellenó con arena antes de iniciar la excavación

sometida a presión artesiana en esta capa levantara el fondo

del segundo grupo, con lo cual se reemplazó el peso del material

de la excavación y generara posibles fugas de arena.

sacado y se aumentó la rigidez de la masa de suelo que soporta los muros de contención.

• Al extraer agua de la capa de 20 m, dentro de la excavación confinada por los muros estancos, fue necesario reintroducir

10. Se construyó el sistema de vigas incluyendo diafragmas o placas

agua en los pozos de reinyección instalados en la perife-

periféricas, que aumentaron la inercia de las vigas cabezales. Pos-

ria de la obra, y así mantener las presiones en el terreno

teriormente se dio inicio a la superestructura sin fundir la placa de

por fuera de la obra y evitar los asentamientos de las vías

semisótano para facilitar la operación de la maquinaria y continuar

e infraestructura existente a lo largo de la calle 116. Así

con la excavación de los sótanos inferiores (uno por uno), mediante

mismo, se logró un excelente comportamiento de todos los

el sistema Up Down Construction.

edificios aledaños.

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Excavaciones y cimentaciones

• La obra se realizó bajo el control de una instrumentación que incluyó inclinómetros para medir las deflexiones de las pantallas, piezómetros para medir las presiones de agua en las diferentes capas dentro y fuera de la obra, y strain gages para medir los esfuerzos sobre las vigas puntales y el cinturón. Además, se implementó un control topográfico intenso.

Ficha técnica Nombre del proyecto Cliente

Torre Empresarial Cusezar Cusezar S.A.

Ubicación Bogotá Año 2009 Área construida Construcción

47.000 m2 Cusezar

Arquitectura Cuéllar Serrano Gómez Estudio de suelos Diseño estructural

Luis Fernando Orozco Proyectistas Civiles Asociados

UNIDAD DE ENERGÍA Baterías: abiertas estacionarias, VRLA (reguladas por válvula), Fuerza motriz, Selladas: AGM & GELLED, Ni-Cd (pocket y fibra). Rectificadores: P.W.M. (Modulación por ancho de pulso), Tiristorizados, Ferro-resonantes, Convertidores: DC-DC & DC-AC. Módulos solares: telecomunicaciones, bombeo, protección catódica. Protecciones: contra descargas atmosféricas, transitorios. Iluminación AC & DC: alumbrado público, alumbrado permanente, alumbrado de emergencia, senalización vial, luces de obstrucción. Plantas eléctricas: diésel, gas, gasolina. Aerogeneradores Transferencias automáticas UPS UNIDAD DE TELECOMUNICACIONES Diseno de redes, canalizaciones, tendido de redes de fibra óptica, tendido de redes de cobre, construcción y dotación de edificios para centrales telefónicas, SHELTERS especializados en telecomunicaciones. UNIDAD QUÍMICA Anticorrosivos biodegradables: recubrimientos, inhibidores de corrosión fase - vapor, pinturas especializadas, aditivos inhibidores, empaques inhibidores. UNIDAD ADMINISTRATIVA Carrera 19B No. 166-82 Teléfonos: 668 4343 - 668 4340 - 485 3353 - Fax 668 4344 - 485 1960 E-mails: eiasa@energiaintegralandina.com - comercial@energiaintegralandina.com operaciones@energiaintegralandina.com servicios@energiaintegralandina.com PLANTA INDUSTRIAL Estación Uribe km 4 vía Chinchiná frente a la Universidad Antonio Nariño Teléfonos: (6) 889 9150 - 889 9175 - 889 9172 - Fax (6) 889 9205 E-mail: eintegral@energiaintegralandina.com - Celular (310) 425 2184 UNIDAD DE NEGOCIOS ANTIOQUIA - MEDELLÍN Carrera 71 No. C1-42 Teléfonos: (4) 412 6161 - Fax 416 3699 E-mail: oficinamed@energiaintegralandina.com UNIDAD DE NEGOCIOS VALLE - CALI Av.2 E norte No. 51 -33 Barrio La merced Teléfono: 6643150 E-mail: mrodrigueztrujillo@gmail.com Celulares (310) 831 1960 - (311) 390 0510 UNIDAD DE NEGOCIOS ATLÁNTICO - BARRANQUILLA Calle 52 No. 55-131 Edificio Telecom II de noviembre Teléfax: (5)372 0787 Celular (318) 390 9067 UNIDAD DE NEGOCIOS ECUADOR - QUITO CUMBAYA URBANIZACIÓN SANTA LUCÍA Calle A No.97 EDIFICIO MONTE SINAÍ, PISO 5-OFICINA 305 PBX (595- 2) 298 1179 UNIDAD DE NEGOCIOS CHINA Qinzhou Rd 108, Building 3, Room 802 Xijui District - Shanghai- China PBX. (86)21 64701201 - Móvil: 86 159 947 497 61 investigacionydesarrollo@energiaintegralandina.com mariajgelvez@gmail.com UNIDAD DE NEGOCIOS PERÚ- LIMA Jr. HUIR ACOCHA 2293 - PISO 3 PBX. (51-1) 460 43 54 hector.soto@energiaintegralandina.com

INGENIERÍA, SERVICIO ASESORÍAS, VENTA E INSTALACIÓN

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Centro Empresarial Gran Estación

InformeEspecial

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Este centro comercial cuenta con tres niveles de 81 locales comercia-

costados sur y occidente del proyecto, donde por proximidad a las

les, exclusivos para productos y servicios. Incluye 6 islas de comercio

vías vehiculares existentes y por recomendaciones del ingeniero de

y 14 áreas para oficinas (cada una de 2.318 m ) distribuidas en siete

suelos, se hace necesario dejar bermas y taludes como medio de

pisos. En total, la estructura cuenta con 10 pisos y dos sótanos con

contención del terreno, los cuales serán retirados posteriormente

capacidad para 990 parqueaderos.

bajo placa, mecánica y manualmente, una vez se logren las alturas

2

que permitan el apuntalamiento de las vigas cabezal y cinturón de las Esta obra se construye actualmente sobre el lote ubicado en la avenida

pantallas con las estructuras aporticadas del edificio B.

carrera 60 # 24-09, en el sector de Ciudad Salitre Oriental, en un área de 12.347 m2, donde se construirán 82.528 m2.

En la cimentación se destacan el sistema de pantallas y los pilotes prefabricados e hincados a golpe para el perímetro del proyecto y el

Sistema constructivo

Mall en la zona comercial, los pilotes y dados de concreto reforzado

Se realiza una excavación mecánica de tipo convencional a cielo

fundidos en sitio para las torres de oficinas, y la placa de contrapiso,

abierto, aproximadamente a 8 m de profundidad, excepto en los

también de concreto reforzado, fundida en sitio para el sótano 2.

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Excavaciones y cimentaciones

El sistema utilizado obedece a un método combinado de los siguientes elementos: • Pilotes preexcavados: se construyeron 473 pilotes de diámetros 0,80 m, 0,70 m y 0,60 m con profundidades variables desde 44 m hasta 50 m, los cuales fueron perforados con lodo bentonítico para mantener la estabilidad de la excavación, utilizando el sistema de tubería Tremie para el vaciado. • Pilotes prefabricados hincados: se fabricaron 607 pilotes, conformados por dos módulos de longitud 13,10 m cada uno, con su respectiva junta estructural y una sobrehinca variable. Estos pilotes fueron fijados con grúa y martillo, con una maza en caída libre de 5 ton., cuyas alturas variaron de acuerdo con la dureza del terreno. • Pantallas prefabricadas hincadas: se fabricaron 596 módulos de 12,10 m de longitud, con una sección transversal de 60 cm de ancho x 25 cm de

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Centro Empresarial Gran Estación

InformeEspecial

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altura, y 161 módulos de 8,10 m de altura con la misma sección

te la implementación de bandas eléctricas de transporte peatonal,

transversal. Estos patrones se unen por secciones hembra-macho,

desde el costado norte del segundo piso.

para lo cual el equipo utilizado para la hinca es el mismo manejado

• La estructura del proyecto es un sistema convencional aporticado

para los pilotes hincados. Los prefabricados fueron fundidos en sitio

con módulos de 11 m x 11 m y placas aligeradas con columnas

y transportados internamente hasta el lugar de hinca.

de concreto reforzado. • Para los muros divisorios interiores se utilizarán bloques números

Particularidades

4 y 5, los cuales se pañetarán en sus dos caras. En cuanto a los

• El uso de pantallas prefabricadas durante el proceso constructivo

muros de las fachadas, éstos son en ladrillo bloque cubierto con

es una novedad para el sector, dado que es la primera vez que se utilizan pantallas prefabricadas hincadas, de dimensiones tan grandes como las requeridas por el proyecto. • La conexión con el Centro Comercial Gran Estación se hará median-

granito natural. • La cubierta es una placa plana de concreto completamente impermeabilizada. Para la zona central se utilizará un domo metálico de vidrio templado.

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Excavaciones y cimentaciones

Ficha técnica Nombre del proyecto

Centro Empresarial Gran Estación

Ubicación Bogotá Año 2009 Área construida Diseño y construcción Diseño estructural Contratista cimentación profunda Estudio de suelos Interventoría

82.528 m2 Proyectos y Desarrollos I.S.A. Juan Manuel Salazar L. Soletanche Bachy Cimas S.A. Luis Fernando Orozco Ribón Perry & Cía. S.A.

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Torre Siete - 77

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Ubicado sobre el costado noroccidental de la calle 77 con carrera 7a, este

Sistema constructivo

edificio tiene un diseño que se ajusta a la norma del sector, que consi-

1. Se descartó el empleo de sistemas de tirantes y muros fundidos

dera la pendiente natural del terreno en el sentido oriente-occidente. La

bajo lodos, debido a los altos costos y a que el subsuelo anticipó

edificación es una torre de 14 pisos con mínimas columnas interiores,

grandes cantos rodados de arenisca que impedirían el paso de

con fachada completa de cristal gris y filtros de luz y de temperatura.

herramientas por “gravedad”. 2. Se aplicó el diseño y la implementación de un sistema más “arte-

Con el fin de satisfacer la gran necesidad de estacionamientos, se

sanal” pero completamente seguro que consistió en la construcción

construyeron cinco sótanos para parqueaderos por debajo del nivel

de muros alternados dentro de caissons en todo el perímetro del

de la carrera 7ª, los cuales implicaron un gran reto técnico por las

lote, coordinado con la excavación por etapas del predio llegando

condiciones extremas de tráfico intenso y pesado de la zona.

a “cielo abierto” hasta una profundidad media de 7,80 m. 3. El proyecto se inició con la construcción simultánea de todos los

El edificio, con cimentación de caissons sobre conglomerado de gravas

caissons correspondientes a la torre, vinculando la programación

densas de matriz arcillosa, tuvo asentamientos mínimos de 1,2 cm

con la ruta crítica y avanzando en dos direcciones con el sistema

en las cortinas más cargadas contra un estimado de 5 cm según el

constructivo “ascendente-descendente” o Up Down.

estudio de suelos.

4. Se siguió un diseño especial de columnas y muros para trabajar temporalmente en dobles alturas con las presiones del terreno,

Las alteraciones provocadas en el terreno no afectaron ni las vías

además de tomar la excentricidad en los elementos verticales para

vecinas ni las construcciones colindantes; únicamente se presentaron

permitir que retroexcavadoras medianas pudieran operar sus brazos

daños normales causados por el polvo y las salpicaduras de concreto.

con mejor eficacia.

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Excavaciones y cimentaciones

5. Una vez se llegó al fondo de la excavación, se llevó a cabo una fundición de la cimentación en los caissons perimetrales, al igual que la elevación de los sectores de muro continuo, previendo los “arranques” de vigas principales que se vincularían en la segunda etapa. 6. Se hizo un relleno con arena común en los primeros dos niveles para mantener el empotramiento y no variar la hipótesis de diseño que únicamente consideraba dos niveles libres en muros y columnas. El resto de la sección libre se acodaló con madera fuerte contra los anillos de caisson. 7. Como medida preventiva adicional, contra la carrera 7a y sobre parte de la calle 77, se diseñó y construyó inicialmente un sector de la placa del primer sótano (apoyada sobre el talud) simulando una gran viga cabezal que se vinculó tanto a los muros perimetrales como a las columnas adyacentes, cuya construcción se aceleró para este fin. Así se garantizó la estabilidad de ese costado de la obra y se pudo retirar toda la primera bancada oriental. 8. Se hizo un fraccionamiento en la primera etapa de muchos de los elementos portantes centrales. Los calculistas recomendaron secciones que permitieron llegar hasta el sexto piso antes de que –por las cargas y la esbeltez– fuese necesario suspender los trabajos de la torre y concluir las columnas para vincular todo a los cimientos.

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Torre Siete - 77

InformeEspecial

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9. Una vez se excavó bajo placa hasta el nivel del tercer sótano (9,85 m de profundidad) se implementó la construcción de los marcos

bajo placas y la fundición complementaria de muros de contención de los diferentes niveles de sótanos.

de vigas principales de este nivel hasta el costado occidental. Este proceso se adelantó incluso perforando la rampa, con lo que se per-

Particularidades

mitió el ingreso de grandes volquetas en el lote para el movimiento

• La magnitud de los caissons se estudió de tal manera que cupiesen

del material de obra, lo cual redujo el impacto al sector y mantuvo

las columnas y que se dejaran futuros empalmes para vigas (mínimo

los costos dentro de los rangos estimados. Con la fundición de las

0,50 m), con lo cual se procedió a soldar evitando hierros doblados

vigas puntales provisionales y el relleno nuevo para la rampa, se

y dificultades constructivas posteriores.

equilibraron por presión “pasiva” los grandes empujes producidos por la excavación sobre los muros orientales contra los ubicados en el costado occidental.

• El nivel de agua libre se encontró a partir de los 16 m de profundidad y fue controlado con bombeo moderado. • La placa del último sótano no es estanca, pues se apoya sobre

10. Se inició entonces la torre completa y se suspendió la excavación

un filtro corrido de gravilla y geotextil, que llega a dos fosos

para dar tiempo a la “maduración” de la placa del tercer sótano. De

eyectores en sitios estratégicos, cubriendo toda el área con

esta forma también comenzó el descimbre masivo, la excavación

pendientes mínimas.

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Excavaciones y cimentaciones

• Por razones estéticas y previendo que a futuro se iban a presentar filtraciones desde el exterior, se implementó el sistema de muros “secos” o de limpieza con sistema superboard que no requiere mucho espesor y es fácil de reparar y remover si es necesario. Ficha técnica Nombre del proyecto Cliente

Torre de oficinas Siete-77 Edificio 7-77

Ubicación Bogotá Año 2009 Área construida Construcción Estudio de suelos Diseño estructural

23.000 m2 Sáenz Ruiz Cadena ingenieros civiles, Nicolás Manrique Luis Fernando Orozco PEYCO - Ricardo Achury B.

EDICIÓN 153 DICIEMBRE 2009 - FEBRERO 2010

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Squadra 64

InformeEspecial

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Este diseño se desarrolló con la construcción de un edificio de cinco

El sistema de cimentación para el edificio está formado por:

sótanos, 11 plantas y un piso para máquinas. Los sótanos cuentan con un nivel de piso fino inferior en la cota 18,8 m de profundidad,

• Caissons con pata ensanchada: apoyados en los materiales rocosos

en relación con un nivel 0 establecido en el acceso del edificio, al

o en las arcillolitas que se encuentran a 18 m de profundidad desde

costado oriental (sobre la calle 64). Los sótanos se encuentran

la superficie. La longitud de empotramiento determinada bajo el nivel

aislados de los paramentos norte y occidental en una franja de 1,5

del quinto sótano es de 6 m con el fin de dar rigidez a la cimentación.

m de ancho, mientras que por los costados oriental y sur alcanza el

• Construcción de pantallas: debido a la presencia de capas de arena

límite del terreno.

sometidas a presión artesiana –entre los 5 y 15 m de profundidad bajo la superficie– el estudio de suelos recomendó el uso de estas pantallas

La estructura de concreto reforzado (aporticada), cuenta con ejes (lite-

en el perímetro de los sótanos, conformando un cajón estanco.

rales A a F), perpendiculares a la carrera 7ª; los ejes correspondientes

• Caissons excavados: con revestimiento de anillos de concreto y a

a los literales R a Z se encuentran rotados 45 grados con relación a

mano, previa construcción de los muros de contención tipo pantalla

los anteriores, y los ejes numéricos son paralelos a la carrera 7ª, a

hasta el nivel de la arcillolita, con el fin de evitar dificultades en las

excepción del eje 1 que coincide con el paramento oriental.

capas de arena.

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Excavaciones y cimentaciones 46090-1 aviso toptec9X23cm.pdf

Sistema constructivo 1. Los muros tienen un espesor mínimo de 60 cm y el peso de la cuchara utilizada estaba entre 6 y 8 toneladas para facilitar la extracción de bloques y empotramiento en la arcillolita.

10/27/09

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2. Los elementos de la pantalla se diseñaron para soportar el peso propio por encima del nivel de excavación, así como el peso de las plataformas apoyadas en ellos. 3. Las pantallas se construyeron con el sistema de lodos y se fundieron en sitio. 4. Se construyó una viga cabezal de gran inercia en sentido horizontal al nivel de la superficie y en todo el perímetro del lote. 5. Como complemento a la viga cinturón periférica se construyeron vigas diagonales con una longitud cercana a los 10 m. 6. A la excavación general (2 m de profundidad), se le dejó una berma de 1,5

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Squadra 64

InformeEspecial

32

m de ancho y taludes a 45 grados con la horizontal, para penetrar

Particularidades

hasta una profundidad máxima de 4 m bajo el nivel de la superficie.

• La placa de contrapiso de 10 cm de espesor está apoyada sobre

7. Se utilizaron los caissons para el apoyo de las cargas puntuales

una base de recebo compactado, cuya altura no es inferior a 30

o de las columnas, las cuales se levantaron hasta el nivel de pro-

cm, que a su vez está sobre las arcillolitas al nivel de excavación.

fundidad de 4 m, donde se procedió a la construcción de las vigas

• Bajo la placa de contrapiso se diseñó un filtro en forma de espina

y las placas de piso del primer sótano. 8. Se construyó el edificio hacia arriba, dejando ventanas en la placa del primer sótano para extraer la tierra del sótano inferior.

de pescado –en planta–, que cubre la totalidad de las áreas y evita que la presión del agua por debajo de la placa de contrapiso sea mayor a la presión atmosférica. Por supuesto, en la arcillolita no

9. En simultánea, se elaboró la placa de contrapiso en la totalidad del área.

hay agua, pero bien podría presentarse una subpresión por aguas

10. La excavación de los sótanos inferiores se hizo en niveles de dos

provenientes de la superficie.

en dos, para facilitar el trabajo de la maquinaria en las dos alturas de cada una de las etapas.

• El cajón estanco se instrumentó con inclinómetros y mediciones topográficas, con lo cual se pudo determinar que durante la obra se presentaron

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Excavaciones y cimentaciones

deformaciones muy pequeñas. Por tanto, no se afectó de manera alguna el edificio vecino, la canalización cercana del acueducto ni las vías periféricas. • Igualmente, con el cajón se logró la construcción de los caissons en los cuales se encontraron pequeñas cantidades de agua. Además, la construcción de los sótanos en un ambiente relativamente seco resultó muy favorable para los trabajos.

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Ficha técnica Nombre del proyecto Edificio Squadra 64 Cliente Constructora GAP Ubicación Bogotá Año 2010 (finalización) Área construida 26.122 m2 Construcción Pizano Pradilla Caro Restrepo Ltda. Estudio de suelos Luis Fernando Orozco

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EDICIÓN 153 DICIEMBRE 2009 - FEBRERO 2010

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InformeEspecial

Legislación vigente

Excavación y cimentación de Torre Siete - 77, Bogotá.

El uso y la obligatoriedad de implementar correcta y adecuadamente sistemas de excavación y cimentación para cada tipo de construcción se encuentran reglamentados en el Código Colombiano de Construcciones Sismo Resistentes NSR-98. Algunas ciudades implementan, además, los códigos de construcción locales. En el caso de Bogotá aplica el acuerdo 20 de 1995 (Código de Construcción del Distrito Capital de Bogotá), el Plan de Ordenamiento Territorial (POT) y el decreto 193 de 2006, que establece el Régimen de Microzonificación Sísmica de la ciudad.

Corrección

Por un error involuntario, en el informe especial de la anterior edición No. 153 se confundió el nombre del autor. Aclaramos que el nombre correcto es Carolina Gonzalez, arquitecta de la Universidad Pontificia Bolivariana, Medellín, y Magister en Restauración de Monumentos Arquitectónicos de la Pontificia Universidad Javeriana, Bogotá. Revista Construdata se disculpa por la equivocación.

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Fuentes Luis Carlos Bencardino Márquez. Arquitecto. Director de gerencia técnica e interventoría Centro Empresarial Gran Estación. Félix Hernández Rodríguez. Ingeniero civil con Maestría en geotecnia. Profesor de pregrado y posgrado de la Universidad Nacional de Colombia. Mauricio López Gutiérrez. Ingeniero civil de la Universidad Nacional de Colombia, Bogotá. Especialista en construcción de edificaciones de grandes áreas con cimentaciones profundas, en proyectos de infraestructura, complejos empresariales y centros comerciales. Gerente de proyectos especiales Torre Cusezar. Luis Fernando Orozco Rojas. Gerente de LFO Ingenieros de Suelos Ltda. Ingeniero civil y Máster of Science de la Universidad de Northwestern en Evaston, Illinois. Especialización en Mecánica de Suelos e Ingeniería de Fundaciones. Desde 1977 hasta hoy ha sido consultor de suelos y geotecnia en Colombia y otros países. Julián Ruiz. Ingeniero civil de la Universidad Javeriana. Durante 25 años fue director del departamento de Suelos y Cimentaciones de la firma Sáenz Ruiz Cadena. Gerente general de S.R.C Ingenieros Civiles.

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