Tipo de Excavaciones

1. TIPOS DE EXCAVACIONES
 EXCAVACION DE ZAPATA: Es una excavación relativamente
pequeña de dimensiones similares (largo ancho y profundidad) que
en general, no necesita mayores consideraciones de ingeniería,
excepto que se desea hacer un gran numero de estas.
 EXCAVACION DE ZANJAS: Es una excavación de ancho
condicionado por los procedimientos de ejecución (mayor a 0,5 mt.
y menor a 3,2 mts) y de largo superior al ancho. El destino de
excavación de zanja es fundación o canalización.
 EXCAVACIONES AMPLIAS: se designa como tal a aquellas
excavaciones de mas de 3,2 mt. De ancho y profundidad
importante, con frecuencia cubren superficies iguales o superiores a
la de la edificación, y su destino comúnmente es es subterráneos,
fundaciones de losas o grandes fundaciones.
 POZOS: excavaciones de forma rectangular o circular para usos
tales como captación de aguas, calicatas para prospección de
suelo, profundidad mucho mayor que su largo.

2. EXCAVACIONES ABIERTAS SIN
PRESENCIA DE AGUA.
Según la profundidad de la excavación y la estabilidad del suelo de
una excavación abierta se puede diseñar de las siguientes formas.
 Taludes libre: verticales, inclinado, escalonado.
 Taludes protegidos, apuntalados, entibados.
La elección de dejar un talud vertical o no, libre o protegido, estará
dado por varios factores, tales como:
 Tipo de terreno: existen terreno lo suficiente cohesivos para que
permitan alcanzar alturas de excavación relativamente profundas
en donde se trabajar al interior de la excavación, ya que una causa
importante de los accidentes en la construcción esta asociada a
esta causa.

3.  Costo relativo entre ambas soluciones: En general cuando no es
recomendable utilizar taludes verticales, las alternativas de utilizar
taludes inclinados o taludes verticales protegidos. Es decir, se
debe balancear el costo de una sobreexcavación versus el costo de
un trabajo de excavación con protecciones. Obviamente utilizar
taludes inclinados esta sujeto a condiciones de espacio. Y en
excavaciones con taludes protegido son menos operacionales,
desde el punto de vista del tipo y tamaño de equipo que pueda
operar dentro de la excavación, en comparación con una
excavación libre.
 Tiempo en que la excavación permanecerá abierta: Si la
excavación debe permanecer mucho tiempo abierta es altamente
recomendable proteger los taludes de la excavación,
particularmente cuando alrededor de la excavación transiten
vehículos de transporte o equipos que emiten vibraciones.
 Asentamientos permisibles en torno de la excavación: la presencia
de construcciones u obras de infraestructura cercanas a la
excavación obligan a tomar todas las prevenciones para no afectar
estructuras adyacentes, así como todos sus instalaciones de
servicio.
 Presencia de agua: Las excavaciones a cielo abierto sin presencia
de agua, implican que la napa freática se encuentra bajo la
superficie, lo que permite trabajar sin riesgo de infiltración, sin
embargo cualquier reexcavación se encuentra expuesta a
inundación por aguas lluvias

4. EXCAVACIONES CON TALUD LIBRE.
Según la NCh349, las excavaciones con talud libre se deben efectuar,
cuando el espacio lo permita, de acuerdo al ángulo de reposo del
tipo de terreno, lo que se conoce como talud natural.
NATURALEZA DEL TERRENO
ANGULO ( GRADOS)
TERRENO SECO TERRENO HUMEDO
ROCA DURA 80 - 90 80
ROCA BLANDA 55 55
TROZOS DE ROCA 45 40
TERRENO VEGETAL 45 30
MEZCLA DE ARENA Y ARCILLA 45 30
ARCILLA 40 20
GRAVILLA 35 30
ARENA FINA 30 20

5. Cuando se deban realizar excavaciones con profundidad mayor a 1.20
mts. Y si las condiciones del terreno y el entorno lo permiten o exigen
realizar excavación con talud vertical, solo se podra efectuar si el
terreno es cohesivo y se ha calculado la altura critica de excavación.
Hc, que es la máxima altura que se puede conseguir sin entibación.
)3/(___
)2/_(______
3.1
mkgsuelodelnaturaldensidad
mkgsuelodemuestradecortealaresistenciqu
qu
Hc
=
=
×=
γ
γ
Esta formula solo tiene validez si cualquier sobrecarga al borde de
la excavación se encuentra a una distancia “d” del borde superior de
la excavación (Hs)

6. La altura máxima de excavación a la cual se le denomina altura de
seguridad Hs se calcula dividiendo la altura critica Hc por el
factor de seguridad F.S, que puede variar entre 1.1 y 2.
SF
Hc
Hs
.
=

7. Cuan exista sobrecarga al borde de una excavación o cuando sea
necesario colocar camiones , maquinaria pesada al borde de
una excavación, instalación de faenas, Hc se calculara con la
siguiente expresión:
γ
σ−×
=
qu
Hc
3.1
Pero en general se recomienda el
empleo de taludes libres verticales
solo en aquellos terreno cohesivos o
medianamente cohesivos y en
excavaciones que permanecerán
abiertas por corto tiempo, pues los
suelos al estar en contacto con el
medio externo pierden su humedad y
generan perdida de cohesión.
σ

8. EXCAVACIONES CON TALUDES PROTEGIDOS
En algunas ocaciones no es posible dar la inclinación
necesaria a un talud y se debe excavar verticalmente.
Ademas, en suelos poco cohesivos y poco estables o en
aquellos suelos que puedan desprender piedras o bolones,
es fundamental considerar el empleo de algún sistema de
protección. Los tipos mas usuales de protección en
excavaciones provisorias son:
 HORMIGÓN PROYECTADO O SHOTCRETE:
En general solo previene el desprendimiento de piedras
pequeñas y controla la perdida de humedad y la
consiguiente falta de cohesión de los taludes.

9. TALUDES PROTEGIDOS-
SHOTCRETE

10. MALLAS METALICAS:
Están mas bien diseñadas para evitar el desprendimientos de
piedras y bolones y reducir los riesgos del impacto en caso
de desprendimientos de bolones, las mallas no contribuyen
a la estabilización del talud, solo sirve para la prevención
ante desprendimientos.
EXCAVACIONES CON TALUDES PROTEGIDOS

11.  PUNTALES:
Los puntales se pueden emplear apoyándose en el otro frente
de la excavación o contra el piso de la excavación, esta
solución se utiliza en suelos de mediana cohesión.
EXCAVACIONES CON TALUDES PROTEGIDOS

12. ENTIBACIONES:
La forma mas común de entibaciones son las
tablaestacados, pero también se utilizan ataguias
metálicas o de concreto aunque estas ultimas solo se
justifican con presencia de agua.
Entibaciones de Excavaciones
 En edificaciones, túneles, carreteras, puertos, se requiere
excavaciones, solo provisionales durante el proceso
constructivo.
 En estas construcciones existen limitantes, debiéndose
utilizar estructuras de sostenimiento de tierras.
 Las estructuras de sostenimiento de tierras de forma
provisional son llamadas entibaciones.
EXCAVACIONES CON TALUDES PROTEGIDOS

13. EXCAVACIONES CON TALUDES PROTEGIDOS
- ENTIBACIONES

14. Entibaciones parciales
Son utilizadas en excavaciones en suelos cohesivos, donde
teóricamente pudiera construirse una excavación vertical,
pero existe el problema de que aparezcan grietas de
tracción en la parte superior
EXCAVACIONES CON TALUDES
PROTEGIDOS - ENTIBACIONES
a) Grietas de Tracción en una
excavación abierta.
b) Excavación con Entibación Parcial,
uso de codal para evitar las grietas de
tracción.

15. Entibaciones Totales
Cuando se necesita una entibación más completa, se pueden
emplear los siguientes métodos:
 1. Tablestacas verticales.
 2. Tableros Horizontales.
 3. Muros construidos “IN SITU”
ENTIBACIONES

16. ENTIBACIONES

17. SEGURIDAD EN EXCAVACIONES
Causas de accidentes
Las principales causas de accidentes en las excavaciones
son las siguientes:
 trabajadores atrapados y enterrados en una excavación
debido al derrumbe de los costados.
 trabajadores golpeados y lesionados por materiales que
caen dentro de la excavación.
 trabajadores que caen dentro de la excavación;
 medios de acceso inseguros y medios de escape
insuficientes en caso de anegamiento.
 vehículos llevados hasta el borde de la excavación, o muy
cerca del mismo (sobre todo en marcha atrás), que causan
desprendimiento de paredes.

18. SEGURIDAD EN EXCAVACIONES
 asfixia o intoxicación causados por gases más pesados
que el aire que penetran en la excavación, por ejemplo los
gases de caños de escape de motores diesel y de
gasolina.

20. Accesos
Cuando se trabaja en una excavación, es preciso asegurarse
de que existan medios seguros de ingreso y salida, como
por ejemplo una escalera de mano bien sujeta. Esto
adquiere particular importancia cuando hay riesgo de
anegamiento, y el escape rápido es esencial.
Iluminación
El área que rodea a la excavación debe estar bien iluminada,
sobre todo en los puntos de acceso y en las aberturas de
las barreras.
SEGURIDAD EN EXCAVACIONES

22. SEGURIDAD EN EXCAVACIONES
CABLES ELECTRICOS
Todos los años hay obreros que realizan excavaciones en
obras en construcción y sufren quemaduras graves al tocar
accidentalmente cables electrificados bajo tierra. Siempre
tiene que suponer que el cable de Electricidad se encuentra
está electrificado. Antes de empezar a cavar, haga
averiguaciones con la empresa correspondiente

23. Vehículos
Deben colocarse bloques de tope adecuados y bien anclados
en la superficie para impedir que los vehículos volquetes se
deslicen dentro de las excavaciones, riesgo que corren en
especial cuando dan marcha atrás para descargar . Los
bloques deben estar a suficiente distancia de la orilla para
evitar los peligros de un desprendimiento bajo el peso de
los vehículos.
SEGURIDAD EN EXCAVACIONES

25. FUNDACIONES
Se denomina fundación al conjunto de elementos
estructurales cuya misión es transmitir las cargas de la
edificación al suelo. Debido a que la resistencia del suelo
es, generalmente, menor que los pilares o muros que
soportará, el área de contacto entre el suelo y la
cimentación será proporcionalmente más grande que los
elementos soportados.

26. IMPORTANCIA DE CIMENTACIÓN
La cimentación es importante por que es el grupo de
elementos que soportan a la superestructura; para lo cual
se utiliza la llamada zapata de fundación, esta divide las
cargas de la edificación en partes iguales de manera que
ninguna exceda a la otra, esto solamente no se da cuando
se trata de un terreno de piedra.

27. TIPOS DE CIMENTACIÓN
La elección del tipo de cimentación depende especialmente de
las características mecánicas del terreno, como su
cohesión, su ángulo de roce interno, posición del nivel
freático y también de la magnitud de las cargas existentes.
A partir de todos esos datos se calcula la capacidad
soporte, que junto con la homogeneidad del terreno
aconsejan usar un tipo u otro diferente de cimentación.
Siempre que es posible se emplean cimentaciones
superficiales, ya que son el tipo de cimentación menos
costoso y más simple de ejecutar. Cuando por problemas
con la capacidad de soporte o la homogeneidad del mismo
no es posible usar cimentación superficial se evalúan otros
tipos de cimentaciones.

28. Cimentaciones superficiales
Son aquellas que se apoyan en las capas superficiales o poco
profundas del suelo, por tener éste suficiente capacidad de
soporte o por tratarse de construcciones de importancia
secundaria y relativamente livianas.
En estructuras importantes, tales como puentes, las
cimentaciones, incluso las superficiales, se apoyan a
suficiente profundidad como para garantizar que no se
produzcan deterioros. Las cimentaciones superficiales se
clasifican en:
 Cimentaciones ciclópeas.
 Zapatas.
Zapatas aisladas.
Zapatas corridas.
Zapatas combinadas

29. Cimentaciones ciclópeas
En terrenos cohesivos donde la zanja pueda hacerse con
parámetros verticales y sin desprendimientos de tierra, el
cimiento de concreto ciclópeo (hormigón) es sencillo y
económico. El procedimiento para su construcción consiste
en ir vaciando dentro de la zanja piedras de diferentes
tamaños al tiempo que se vierte la mezcla de concreto en
proporción 1:3:5, procurando mezclar perfectamente el
concreto con las piedras, de tal forma que se evite la
continuidad en sus juntas.

30. Cimentaciones ciclópeas
El hormigón ciclópeo se realiza añadiendo piedras más o
menos grandes a medida que se va hormigonando para
economizar material. Utilizando este sistema, se puede
emplear piedra más pequeña que en los cimientos de
mampostería hormigonada. La técnica del hormigón
ciclópeo consiste en lanzar las piedras desde el punto más
alto de la zanja sobre el hormigón en masa, que se
depositará en el cimiento. Precauciones:
 Tratar que las piedras no estén en contacto con la pared de
la zanja.
 Que las piedras no queden amontonadas.
 Alternar en capas el hormigón y las piedras.
 Cada piedra debe quedar totalmente envuelta por el
hormigón.

31. Zapatas aisladas
Las zapatas aisladas son un tipo de cimentación superficial que
sirve de base de elementos estructurales puntuales como
son los pilares; de modo que esta zapata amplía la superficie
de apoyo hasta lograr que el suelo soporte sin problemas la
carga que le transmite. El término zapata aislada se debe a
que se usa para asentar un único pilar, de ahí el nombre de
aislada.

32. La profundidad del plano de apoyo se fija basándose en el
informe geotécnico. Es conveniente llegar a una
profundidad mínima por debajo de la cota superficial de 50
u 80 cm. Conviene utilizar hormigón de consistencia
plástica, con áridos de tamaño alrededor de 40 mm. En la
ejecución, y antes de echar el hormigón, disponer en el
fondo una capa de hormigón pobre de aproximadamente 5
cm de espesor (emplantillado), antes de colocar las
armaduras.
Zapatas aisladas

33. Zapatas aisladas

34. Zapatas corridas
 Las zapatas corridas se emplean para cimentar muros
portantes, o hileras de pilares. Estructuralmente funcionan
como viga que recibe cargas lineales o puntuales
separadas, en general a través de un muro. Son
cimentaciones de gran longitud en comparación con su
sección transversal. Las Zapatas Corridas se aplican
normalmente a muros. Pueden tener sección rectangular,
escalonada o estrechada cónicamente. Sus dimensiones
están en relación con la carga que han de soportar, la
resistencia a la compresión del material y la presión
admisible sobre el terreno.

35. Zapatas corridas
 Por practicidad se adopta una altura mínima para los
cimientos de hormigón de 60 cms aproximadamente. Si las
alturas son mayores se les da una forma escalonada
teniendo en cuenta el ángulo de reparto de las presiones.
 En el caso de que la tierra tendiese a desmoronarse o el
cimiento deba escalonarse, se utilizarán encofrados.
 Si los trabajos de cimentación debieran interrumpirse, se
recomienda cortar en escalones la junta vertical para lograr
una correcta unión con el tramo siguiente. Asimismo
colocar unos hierros de armadura reforzará esta unión.

36. Zapatas corridas

37. Losas de fundación
La solución adecuada, desde el punto de vista económico,
para una cimentación superficial, cuando la superficie
necesaria de zapatas supere el 50 % de la superficie en
planta. (mayor facilidad de ejecución, menos encofrados,
excavación menos dificultosa, etc.). Se emplean cuando
las cargas transmitidas al terreno con respecto a la planta a
cimentar son elevadas (grandes silos, depósitos elevados,
etc.), cuando la resistencia del terreno es baja, cuando las
estructuras son poco deformables con objeto de disminuir
los asientos diferenciales en terrenos poco homogéneos,
etc.

38. Losas de fundación

39. Se basan en el esfuerzo cortante entre el terreno y la
cimentación para soportar las cargas aplicadas, o más
exactamente en la fricción vertical entre la cimentación y el
terreno. Por eso deben ser más profundas, para poder
proveer sobre una gran área sobre la que distribuir un
esfuerzo suficientemente grande para soportar la carga.
Algunos métodos utilizados en cimentaciones profundas
son:
Cimentaciones profundas

40. Cimentaciones profundas
 Pilotes: son elementos de cimentación esbeltos que se
hincan (pilotes de desplazamiento prefabricados) o
construyen en una cavidad previamente abierta en el
terreno (pilotes de extracción ejecutados in situ).
Antiguamente eran de madera, hasta que en los años 1940
comenzó a emplearse el hormigón.

41. Cimentaciones profundas