Para la ejecución del vaciado del concreto se replantea nuevamente el pilote verificando que cumpla con ubicación de eje, dimensiones; diámetro y longitud. Se procede hacer limpieza de la perforación, ensayo de lodos; cumpliendo las características para vaciado de concreto, instalación de armadura, instalación de tubería Tremie y adecuación de zona de ingreso de mixer, ensayo de concreto (asentamiento, resistencia etc.), vaciado de concreto, registro de curva de hormigonado como control de calidad y descabece.
57
BOTERO INGENIEROS. Cimentaciones Profundas [en línea]. Disponible en Internet: <https://boteroingenieros.co/?page_id=35>.
58
IP INGEPLAN. Op. Cit., p. 4. 59 Ibíd., p. 4.
41 Antes del hormigonado
1.3.8.1
Es esencial que el fondo de la excavación esté razonablemente libre de residuos sueltos, que pueden ser desplazados por la carga inicial del hormigón del tremie. Es difícil eliminar todos los residuos del fondo. Pequeñas cantidades de residuos son aceptables normalmente.
El fluido perforación debe estar limpio antes de la inserción de la jaula de armadura. Se debe tomar una muestra de fluido de perforación del fondo de la excavación, y las propiedades deben ser como se muestra en la Tabla 2 o la Tabla 360.
Instalación de Armadura 1.3.8.2
La canasta de refuerzo comprende el acero indicado en los planos, adicionado de las varillas de refuerzo de la canasta y de espaciadores, centralizadores y otros accesorios necesarios completamente ensamblados y colocados como una unidad, inmediatamente después de que el Interventor inspeccione y acepte la excavación del pozo, y antes de la colocación del concreto. El acero de refuerzo dentro del pozo se deberá amarrar y soportar dentro de las tolerancias permitidas, hasta que el concreto lo soporte por sí mismo61.
El tubo tremie y la tolva 1.3.8.3
Los tubos tremie por gravedad deben tener un diámetro interior mínimo de 150mm, o seis veces el tamaño máximo del árido, el que sea mayor (norma europea EN 1536:2010). Se utiliza comúnmente un diámetro de 250mm (10 pulgadas). Los sistemas de tremie cerrado (líneas de bombeo) pueden ser menores de 150mm (6 pulgadas).
Los tubos tremie deben ser de acero, pues el aluminio reacciona con el hormigón. Los tubos tremie de plástico no son comunes, pero se pueden utilizar, siempre y cuando sean suficientemente robustos. Los tramos de tubería deben conectarse mediante un acoplamiento totalmente estanco al agua. Los tramos habituales tienen una longitud entre 1 y 5 metros. Separación entre tubos tremie, para pilotes son circulares normalmente, y generalmente es suficiente una única tubería central dentro de la perforación62.
Colocación del Hormigón y descabece 1.3.8.4
El inicio del hormigonado es uno de los pasos más críticos de todo el proceso de vertido, ya que el primer hormigón tiene que separarse del lodo de perforación. Hay dos métodos de colocación, húmedo y seco, se citan en normas y documentos (por ejemplo, la norma americana FHWA GEC 10, 2010).
60
Ibíd., p. 33. 61
INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS. Op. Cit., p. 5. 62
42
En el método de colocación inicial en seco, una placa de acero o de madera contrachapada con un anillo de sellado se coloca en la parte inferior de la tubería tremie que permite al fluido de perforación mantenerse fuera de la tubería durante el descenso al fondo de la excavación. A continuación, se descarga el hormigón directamente en el tubo tremie seco, con el tubo levantado entre 100mm y 200mm para permitir que el hormigón fluya en la excavación.
Con el método de colocación inicial en húmedo, se debe utilizar un medio de separación cuando el tubo tremie esté lleno de fluido. Ejemplos de este tipo de "tapones" incluyen gránulos de vermiculita (posiblemente agrupados en un saco), pelotas de goma inflables, esponjas y bolas de espuma. A veces se utiliza además una placa de acero en la base de la tolva, y cuando esta está llena se levanta la placa utilizando una grúa. El tapón debe evitar que la carga inicial de hormigón se mezcle con el fluido de perforación, lo que daría lugar a la segregación dentro del tremie. Para iniciar el hormigonado, el tubo tremie debe bajarse a la parte inferior de la excavación y luego levantarse una altura pequeña (no mayor que el diámetro de la tubería tremie) para iniciar el flujo de hormigón y permitir que el tapón salga por la base del tremie63.
Cuando se vierte el hormigón puede que la parte superior sea de mala calidad. Será necesario verter una cantidad sobrante de hormigón en el panel para garantizar las propiedades prescritas para el hormigón situado debajo del nivel de descabezado prescrito.
Se puede asegurar la calidad prescrita del hormigón bajo el nivel de descabezado aumentando la altura del hormigón. Su valor estará en función de la profundidad del nivel de descabezado, las dimensiones de la pared y del número de tubos de vertido. En el caso en que el nivel de descabezado esté próximo a la coronación de los muretes guía; podremos obtener este resultado haciendo desbordar el hormigón64.
Empotramiento del tremie. 1.3.8.5
El tremie requiere un mínimo de empotramiento en el hormigón que ya se ha vertido. Las normas de ejecución europeas (EN 1536:2010, EN 1538:2010) especifican un empotramiento mínimo de 1,5 a 3m, con los valores más altos para las excavaciones más grandes. En general, un empotramiento mínimo de 3m se acepta en la práctica. Al final del vertido, es decir, cerca del nivel de la plataforma, es aceptable reducir el empotramiento mínimo del tremie a 2m.
Para conseguir que el hormigón fluya, el peso del hormigón dentro de la tubería tremie debe superar:
La resistencia fuera de la base del tubo tremie (presión hidrostática del fluido).
63
Ibíd., p. 35. 64
AENOR; ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE NORMALIZACIÓN Y CERTIFICACIÓN. Ejecución de trabajos especiales de geotecnia: Pilotes perforados. UNE-EN 1538:2000. Madrid, España: AENOR. 2000. p. 23.
43
La resistencia del hormigón ya vertido.
La fricción entre el hormigón y la cara interna de la tubería tremie.
El exceso de empotramiento tremie puede conducir a una resistencia excesiva a fluir, lo que podría, por ejemplo, causar la elevación de la jaula de armadura en las primeras etapas del vertido.
Es una buena práctica medir la profundidad del hormigón en las posiciones del tremie después de cada descarga de hormigón, una vez colocado. También puede ser útil determinar el punto de equilibrio hidrostático mediante la medición de la profundidad del hormigón dentro de la tubería tremie. El hormigón debe fluir libremente por el tremie sin necesidad de subirlo (elevación y descenso rápido del tremie).
La metodología adecuada para volver a introducir la tubería tremie después de una extracción accidental por encima del nivel del hormigón se debe acordar de antemano65.
Cumplir con el empotramiento de tubo tremie nos garantiza la continuidad y limpieza del concreto en el pilote.
Registro del vaciado de concreto mediante Curva de Hormigonado 1.3.8.6
como control de calidad.
Para realizar el registro del vaciado de concreto mediante curva de hormigonado se debe medir la profundidad del hormigón en cada posición del tremie, y la longitud de tremie sumergida debe quedar registrada en intervalos regulares correspondientes a cada descarga de hormigón.
Las profundidades medidas, volúmenes colocados y longitudes de tremie deben ser dibujados de inmediato en un gráfico durante la operación de vertido y comparar con los valores teóricos. Un ejemplo de un gráfico de este tipo se da en el Anexo C de la norma europea EN 1538:2010.
Esta comparación puede ayudar a identificar áreas donde se hayan producido sobre- excavaciones o donde el hormigón puede estar rellenando huecos. Es raro tener una infra-excavación, y poco consumo de hormigón podría indicar un problema como la inestabilidad, el colapso, o la mezcla de fluido de perforación, escombros o tierra con hormigón. Estas mediciones pueden identificar una condición inusual en una excavación que justificaría más investigación66.
En la tabla No 07 Controles para pantallas de estanquidad en hormigón plástico, tomada de la Norma española EN1538:2000, encontramos en la fase de construcción “vaciado de Hormigonado”, control actividades, algunos de estas se facilitan implementando la curva de hormigonado entre ellas están:
65
EFFC/DFI. GRUPO DE TRABAJO CONJUNTO PARA EL HORMIGÓN. Op. Cit., p. 37. 66
44
Longitud de los tubos de hormigonado, longitud y posición de cada elemento del tubo.
Profundidad del hormigón en función del volumen vertido: Controlar después de cada vertido de hormigón, de unos o varios camiones. El nivel de hormigón en los tubos de vertido permanecerá uniforme. Se establecerá una curva de
hormigonado en el caso de paneles de profundidad superior a 20m o cuando
el consumo de hormigón difiera significativamente del volumen teórico.
Nivel de hormigón antes de acortar los tubos de hormigonado, número y longitud de cada elemento de tubo retirado, inmersión de los tubos de hormigonado: Controlar cuando se retiren los tubos67.
67
45
2 REFERENTE CASO COLOMBIA, USO CURVA DE HORMIGONADO NUEVO PUENTE “LA AMISTAD” EN CUBARRAL META.
El siguiente proyecto analiza la curva de hormigonado, con base a la experiencia laboral obtenida en la construcción del puente “La Amistad”, sobre el río Ariari, este puente es de gran importancia para la región, por ser la despensa agrícola fundamental para las ciudades de Villavicencio y Bogotá D.C.
Actualmente sobre este río, está construido un puente en malas condiciones y poca capacidad de carga, y fue necesario por parte de los gobernantes locales, realizar un nuevo proyecto, comúnmente reconocido como nuevo puente de “La Amistad”.
Ilustración 7. Nuevo puente de “La Amistad”.
Fuente: Imagen en En365dias.co 68
68
EN365DIAS. Alcaldes del alto Ariari aseguraron que el nuevo puente La Amistad generará desarrollo y progreso a la región06 de junio de 2018. Disponible en Internet: <https://www.en365dias.co/alcaldes-del-alto-ariari-aseguraron-que- el-nuevo-puente-la-amistad-generara-desarrollo-y-progreso-a-la-region/>.
46
UBICACIÓN PUENTE DE “LA AMISTAD” 2.1
El proyecto del Puente “La Amistad” se encuentra localizado, en la vía que comunica los municipios de El Castillo y El Dorado con el municipio de San Luis de Cubarral, en el departamento del Meta.
Ilustración 8. Puente la A mistad en Cubarral Meta.
47
DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO 2.2
El proyecto puente de “La Amistad”, de 501.5 metros de longitud, sobre el río Ariari, se diseñó con pilotes pre-excavados fundidos en el sitio tipo Kelly, respaldado en estudios previos; los estudios de suelos, hidrológicos, hidráulicos y
socavación69, especificaron proyectarlos bajo el extracto aluvial encontrado a más
de 28m de profundidad, el diseño estructural70, determino las propiedades finales de los pilotes y características técnicas del puente, con base a lo anterior las empresas “Soletanche Bachy Cimas S.A.S” y “Consorcio Vías y Equipo Cubarral 2018”, fijaron la metodología de construcción (Ver Metodología de Construcción capítulo 2.5). El diseño estructural se realizó de acuerdo a la norma CCP-1471, evaluando todas las cargas que afectan el puente.
El puente consta de seis (6) ejes, distribuidos de la siguiente manera:
Eje 1. 2 PILOTES, Ø=2.0 m, L=29.0 m, Voladizo 1 L= 61.75 m.
Eje 2. 6 PILOTES, Ø=2.0 m, L=37.0 m, Voladizo 2 L= 63.00 m.
Eje 3. 6 PILOTES, Ø=2.0 m, L=35.0 m, Voladizo 3 y 4 L= 63.00 m.
Eje 4. 6 PILOTES, Ø=2.0 m, L=36.0 m, Voladizo 5 y 6 L= 63.00 m.
Eje 5. 6 PILOTES, Ø=2.0 m, L=33.0 m, Voladizo 7 L= 63.00 m.
Eje 6. 2 PILOTES, Ø=2.0 m, L=22.0 m, Voladizo 8 L= 61.75 m.
Ilustración 9. Plano perfil Longitudinal, Puente “La Amistad”.
Fuente: Puente “La Amistad”, autorizado Consorcio Vías y Equipo Cubarral 2018 (Contratistas del Proyecto ante AIM).
69
UDEC UNIVERSIDAD DE CUNDINAMARCA. (26 de Febrero de 2018). Recuperado el 25 de 04 de 2020, de Estudios hidrológicos, Hidráulicos y Socavación [en línea]. Bogotá D.C, Colombia: Agencia para La Infraestructura del Meta: Disponible en Internet: <https://www.contratos.gov.co/consultas/detalleProceso.do?numConstancia=17-1-184551>. 70
ESTRUCTURAS SOSTENIBLES S.A.S. (01 de Agosto de 2016). Recuperado el 25 de 04 de 2020, Informe Diseño Estructura del Puente La Amistad. [en línea]. Bogotá D.C, Colombia: Agencia para La Infraestructura del Meta,: Disponible en Internet: <https://www.contratos.gov.co/consultas/detalleProceso.do?numConstancia=17-1-184551>. 71
REPÚBLICA DE COLOMBIA. Norma colombiana de puentes CCP 14. Bogotá D.C: Asociación Colombiana de ingeniería sísmica-AIS.
48
Ilustración 10. Eje 5 Y 6 Puente “La Amistad”, Objeto experimental resaltado en la imagen.
Fuente: Puente “La Amistad”, autorizado Consorcio Vías y Equipo Cubarral 2018 (Contratistas del Proyecto ante AIM).
Ilustración 11. Plano en planta apoyo 5, distribución de pilotes para el objeto experimental.
Fuente: Puente “La Amistad” autorizado por Consorcio Vías y Equipo Cubarral 2018 (Contratistas del
49
DESCRIPCIÓN DE LOS SUELOS 2.3
Para el proyecto puente de “La Amistad”, se ejecutó perforaciones en el K0+600 y K0+170, donde los materiales predominantes fueron material aluvial y arcilla, variando algunas características como tamaño de las gravas, color de la arcilla y profundidades dependiendo de la ubicación del eje (Ver estudio de suelo anexo 1). Características del Suelo hallado en K0+600 en el Puente “La Amistad”, que es el objeto experimental para demostración de la tesis:
0m-5m Depósito aluvial: Gravas medias a gruesas, con matriz de arena media a gruesa, color habano. Tamaño máximo recobrado: 7cm clastos 30%, matriz 70%.
5m-8.8m Depósito aluvial: Gravas medias a gruesas, algunos bloques con matriz de arena media, color gris claro. Tamaño máximo recobrado: 15cm clastos 30%, matriz 70%.
8.8m-13.3m Depósito aluvial: Gravas y bloque con matriz arena media, color gris. Tamaño máximo recobrado: 36 cm clastos 30%, matriz 70%.
13.3m-17m Depósito aluvial: Gravas y bloques de arenisca con matriz arenosa media a gruesa de color gris. Tamaño máximo 32cm, Clastos 45&, matriz 55%.
17m-38m: Formación Rocosa; Arcillolita de color rojiza con vetas grises.
CONCRETO TREMIE 2.4
En el vaciado de concreto en los pilotes del puente “La Amistad”, se utilizó concreto tremie que cumplía las siguientes características: Resistencia; 4000 psi (28Mpa), Asentamiento; Entre 8,5” +- 1”, Arena; del rio Guamal, Grava; TM ¾”, Cemento; tipo ART Holcim, Manejabilidad; de seis (6) horas como mínimo desde la llegada a obra, asentamiento; al fin del tiempo de manejabilidades debe ser mayor que 6.5” y suministro continuo de concreto. Para dar estas características se utilizó los aditivos Plastol, Eucon WR 85, Eucon ABS y EE2000.
Los materiales utilizados; arena y grava se les realizaron los siguientes ensayos: Ensayo de gradación triturados para concretos Norma INV-E_630.4/13
50
Tabla 4. Ensayo de gradación Grava tipo 3/4”.
Fuente: Ensayo materiales concreto tremie, Puente “La Amistad”, autorizado Consorcio Vías y Equipo
Cubarral 2018 (Contratistas del Proyecto ante AIM).
Arena lavada para concretos Hidráulicos.
Tabla 5. Ensayo de gradación Arena.
Fuente: Ensayo materiales concreto Tremie, Puente “La Amistad”, autorizado Consorcio Vías y Equipo
Cubarral 2018 (Contratistas del Proyecto ante AIM).
Ensayo límite líquido y plástico de los suelos INV-E 125-126-13 para
Arena concretos Hidráulicos.
Tabla 6. Ensayo arena INV-E 125-126-13, Puente “La Amistad”.
Fuente: Ensayo materiales concreto tremie, Puente “La Amistad”, autorizado Consorcio Vías y Equipo
51
METODOLOGÍA DE CONSTRUCCIÓN DE LOS PILOTES 2.5
2.5.1 Actividades de perforación
La metodología utilizada en el proyecto puente “La Amistad”, sigue primero la verificación de diseños y estudios de suelos (cap. 2.3), cumpliendo con las respectivas firmas de los ingenieros responsables. La construcción se centró en las actividades de pilotes pre-excavados tipo Kelly, como se especificó en el capítulo 1.3, realizando las siguientes actividades:
Adecuación de plataformas firmes: Se conformó plataformas con material de rio dejando pendiente menor al 1%, para el buen desarrollo de las actividades constructivas y continuo mantenimiento de la misma.
Replanteo: Mediante las actividades de topografía se localizó ejes y dimensiones de los pilotes, esta actividad es de constante verificación.
Disposición del material: Se suministró material para adecuación de plataforma y se retiró material producto de la excavación.
Suministro de fluidos estabilizadores: Se agregó polímero a la perforación, pero este se filtró, entonces se utilizó solo agua para mantener la estabilidad de la excavación.
Excavación: Se realizó excavación con piloteadoras con sus respetivos Kellys y herramientas (ver ilustración 12), la extracción de los suelos se realizó de forma simultánea con la instalación de las camisas.
Instalación de camisa: Se instaló referencias para garantizar la adecuada instalación de la camisa, cumpliendo los desplazamientos que permite la norma. Se realizó perforación previa a la instalación de la primera camisa y por vibración se fue ingresando, continuando la misma metodología hasta llegar al nivel solicitado.
Durante la actividad de excavación se presentaba derrumbes en la perforación; esta era encamisada hasta donde era posible estabilizar el terreno o permitía ingreso de la misma. El suelo excavado era de gran dureza e inestable, se lavaba fácilmente y el polímero que se aplicaba en la perforación se filtraba, por lo tanto, en la actividad de vaciado de concreto mediante la curva de hormigonado se podía analizar expansiones o posibles estrangulamientos en el fuste del pilote.
52
Ilustración 12. Piloteadora con Kelly y herramienta.
Fuente: Obra Puente “La Amistad” Cubarral Meta.