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Universidad Nacional de Jaén
DOCENTE:
Ing. Juan Horna CabrejosCURSO :
Procesos constructivosTEMA :
Diseño de columnas
INTEGRANTES: Ticliahuanca Mendoza Marian Gianella Santos Soto Elvia Tatiana Díaz Silva Salia Elma
FECHA: 26/11/2011
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE JAEN
ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE
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INDICE
1) INTRODUCCIÓN
2) OBJETIVOS
3) CALZADURAS
4) CALZADURA EN CONGLOMERADO COMPACTO
5) RESPONSABILIDAD POR CALZADURA
6) PRECAUCIONES EN LA CALZADURA PROFUNDA
7) DISEÑO DE CALZADURA
8) SEGÚN EL REGLAMENTO NACIONAL DE CONSTRUCCIONES
9) PROCESO CONSTRUCTIVO DE CALZADURAS
10)MUROS PANTALLA
11)PROYECTO Y EJECUCIÓN DE MUROS PANTALLA
12)EFECTOS CAUSADOS
13)EXCAVACIÓN DE SÓTANOS
14)SECUENCIA DE EJECUCIÓN
INTRODUCCIÓN
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El proceso constructivo es una serie de procedimientos que se deben
seguir al momento de construir una edificación con el objetivo de hacer estos
procedimientos de forma eficiente y organizada para ahorrar tiempo, y dinero.
Cada uno de los elementos que conforman la edificación tiene su propio
proceso constructivo. Desde la excavación del terreno, estructuras,
cimentación, vigas, muros, columnas instalaciones, sistemas de losas,
acabados etc.; llevan cierto procedimiento que hay que seguir de acuerdo al
reglamento establecido
.
También deben llevar un orden y un tiempo asignados por un programa de
obra, el cual funciona como un calendario de las actividades que se deben ir
realizando y establecer cuanto tiempo tomará cada una de ellas.
Hablar de un procedimiento constructivo es un tema que pretende llegar a
desarrollar capacidades en nosotros y en todos los estudiantes de la carrera
Ing. Civil de la Universidad Nacional de Jaén.
Este trabajo de investigación tiene como finalidad presentar las diferentes
formas en que se originan los procedimientos constructivos en edificaciones
con sótano utilizando calzaduras y muros de pantalla.
OBJETIVOS
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a) OBJETIVOS GENERALES:
Tener un conocimiento detallado de lo que caracteriza un procedimiento
constructivo de una edificación con sótano utilizando calzaduras y
muros de pantalla, desde el inicio de obra hasta el final y la importancia
de las partidas detalladas dentro de la ejecución de obra.
b) OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
Comprender los procesos y herramientas utilizados en el proceso de
adecuación del terreno.
Dar a conocer las especificaciones técnicas que están registradas en el
reglamento nacional de edificaciones para mejor conocimiento de cada
intervención laboral.
Comprender el proceso constructivo utilizando calzaduras.
Comprender el proceso constructivo utilizando muros de pantalla.
Complementar nuestros conocimientos en cuanto a la construcción de
edificaciones con sótano.
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PROCESO CONSTRUCTIVO DE UNA EDIFICACIÓN CON SOTANO UTILIZANDO CALZADURAS Y MUROS PANTALLA
CALZADURAS
Las calzaduras son estructuras provisionales que se diseñan y construyen para
sostener las cimentaciones vecinas y el suelo de la pared expuesta, producto
de las excavaciones efectuadas. Tienen por función prevenir las fallas por
inestabilidad o asentamiento excesivo y mantener la integridad del terreno
colindante y de las obras existentes en él, hasta que entren en funcionamiento
las obras de calzadura y/o sostenimiento definitivas. Las calzaduras a
diferencia de otras obras de sostenimiento como: pilotes continuos,
tablestacados, o muros diafragma, se construyen alternada y progresivamente
con la excavación.
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También podríamos decir que es un tipo de muro de contención de gravedad,
que se construye por tramos, en forma escalonada siguiendo los principios
Mampostería
Su aplicación dependerá del tipo de terreno, ya que no se puede construir
libremente sobre cualquier suelo, hay que tener en cuenta la resistencia,
cohesión, empuje activo del suelo, por lo tanto El INGENIERO RESIDENTE a
cargo dela Obra deberá contar con un Estudio General de Mecánica de Suelos,
y así contar con una información precisa acerca de la clasificación del mismo
en cada uno de sus estratos encontrados.
En el Perú, se suele realizar calzaduras de 10-15 mts de profundidad, sin
embargo lo recomendable es no exceder de los 6mts.
En Conclusión la calzadura es un elemento que soporta carga vertical
directamente y lo transmite a un estrato inferior del suelo El término lo
hemos generalizado para otro tipo de funciones y lo empleamos
indistintamente para aquellas obras que se realizaran con alguno de los
propósitos siguientes:
a) Para darle mayor capacidad portante a la cimentación y podría
requerirse buscar un estrato de suelo más resistente a mayor
profundidad o reforzar la misma cimentación ampliándola.
b) Para protección de la propiedad vecina-edificaciones o taludes-cuando
se va a realizar excavaciones cercanas. En este contexto las obras
de calzadura tienen carácter temporal ya que su función de contención
o confinamiento será asumida definitivamente por la nueva
construcción.
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En los comentarios que siguen nos referimos a la calzadura hecha con
este último propósito. Cabe diferenciar algunas formas de protección en
función de la calzadura y a su exigencia estructural.
1.- Aquella que se ejecuta dentro de los linderos del terreno
por excavar.
2.- Aquella que se realiza en propiedad vecina, es decir fuera de los linderos
del terreno por excavar.
En el primer caso, cuando al profundizar en el terreno vecino, lo hacemos
por debajo de una edificación existente, estamos construyendo realmente
una calzadura, porque, además de los empujes laterales que existen
vamos a tener que transmitir parcialmente la carga vertical de la
cimentación existente a un estrato más bajo.
Las pantallas pueden ser de voladizo, apuntaladas o atirantadas, pueden
ser continuas o discontinuas. En este último caso, se aprovecha la
capacidad del suelo para trasmitir los empujes laterales por acción de arco a
los nuevos soportes.
Para la construcción de las pantallas son numerosas las posibilidades que
hay en el mercado y tienen características estructurales y constructivas
muy diferentes. Entre las más empleadas están las tablestacas, las
pantallas de concreto, las pantallas formadas por pilotes contiguos o
secantes y las pantallas de poste – larguero.
La elección de una determinada solución dependerá de su conveniencia, el
Constructor deberá estudiar cada posibilidad considerando entre otros
factores la altura de la excavación, las características del suelo y presencia
de agua, la relación con edificios existentes y las características de su
cimentación, los materiales disponibles, su capacidad de ejecución y
equipamiento disponible, el tiempo de ejecución y el costo
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CALZADURA EN CONGLOMERADO COMPACTO
La práctica de construir la calzadura fuera de los linderos del terreno por
excavar, es decir en propiedad vecina, es tradicional en el Perú, en chile y
en otros países.
Cabe preguntarnos si es correcto invadir la propiedad vecina.
Evidentemente existen ventajas importantes para propietarios de la nueva
construcción, entre ellas el ahorro de espacio al permitirle aprovechar el
100% del área del terreno y el control de asentamientos en la edificación
existente, con lo cual se está protegiendo la propiedad vecina.
En edificaciones en zonas urbanas donde el terreno cuesta mucho dinero,
hay que buscar soluciones donde la pérdida de área útil
se minimice y la construcción de una pantalla puede significar perder
algunos decímetros en el perímetro de la propiedad.
El mayor inconveniente al invadir el terreno vecino, al dejarla en sus
linderos, elementos estructurales que tendrá que retirar cuando quiera
construir.
En todo caso, lo correcto es comunicar a los vecinos que se va excavar y
calzar usando su propiedad y eventualmente acordar con ellos algún tipo de
compensación por el uso de su propiedad y por los costos en los que
eventualmente tendrá que incurrir
En chile, generalmente las calzaduras toman la forma de una pantalla mixta
de concreto armado y suelo. Se construyen columnas, o mejor dicho “Vigas
– Columna”, elementos que son sometidos a compresión y flexión
transversal-, de concreto armado a espaciamiento que se define para cada
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caso en función de la condiciones particulares de la estructura por
calzar y de las características del suelo, y se aprovecha si la acción
de arco horizontal para la transmisión de los empujes del suelo a las
vigas – columnas. Esto es posible dadas las características del
conglomerado de Santiago y no veo inconveniente para su empleo
en el conglomerado compacto de la zona central del valle de Lima y del
resto de regiones en el Perú.
En el Perú, lo usual es construir una pantalla o muro continuo de concreto
simple de espesor variable.
El procedimiento usual de calzadura en los tres casos es similar, consiste
en una construcción secuencial a medida que avanza la calzadura. Son
procedimientos que tienen una tradición muy antigua, 60 a 70 años
cuando la vieja lima comenzó a modernizarse, a construirse edificios en el
Centro Histórico. La calzadura como la conocemos es sin lugar a duda
un invento criollo de los ingenieros de esa época que tuvieron que
resolver el problema para proteger las casonas de adobe colindantes. Un
invento que no podemos decir que haya sido desdichado, la experiencia en
general ha sido buena.
Las recomendaciones para la calzadura tradicional limeña se basan en esa
práctica de muchos años. Son numerosos los ejemplos de calzaduras
exitosas y son realmente pocos los casos de problemas que muchas veces
están ligados a la presencia de agua y al haber aplicado las
recomendaciones usuales más allá de los límites establecidos sin tomar
precauciones adicionales.
R ES P O N Z A B I L I DA D P OR LA CA L Z ADUR A
La calzadura es un procedimiento de construcción que ha sido
ejecutado innumerables veces por los constructores sin cuestionarse de si
deben ellos asumir la responsabilidad por su diseño o no, claro está que
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para calzaduras menores es decir cuya altura es moderada el seguir
las recomendaciones tradicionales era seguro. Para calzaduras de
mayor altura, al aumentar los riesgos y el costo, nace el
cuestionamiento sobre quién tiene la responsabilidad sobre la
calzadura. Es indudable que la calzadura requiere de un diseño donde
se tomen las decisiones de la tipología constructiva, analice el problema
y las estructuras a emplear, sin embargo no es diferente al caso de
un encofrado, donde el contratista asume la responsabilidad integral
por un diseño y construcción. El contratista podrá, a su juicio,
asesorarse o encargar su diseño a otros profesionales fuera de su
organización, será su decisión, pero la responsabilidad sigue siendo suya.
Los costos de la calzadura forman parte del costo total de construcción y
deben estimarse conservadoramente en base a la experiencia propia del
constructor y al análisis de la situación específica.
PR E CAUC I O N ES EN LA C A L Z AD U R A P R O F UND A
La calzadura es una operación a menudo difícil y peligrosa por el estado
tensional en condiciones estáticas y bajo sismo al que pueden ser
sometidas y al hecho que dicho estado puede modificarse drásticamente,
especialmente por la presencia de agua y por la vibración. Es un trabajo que
debe ser realizado únicamente por especialistas y para llevar a cabo
exitosamente una calzadura deben tomarse las precauciones siguientes en
particular cuando las excavaciones tienen más de 6 a 8 metros de
profundidad.
Diseño d e la cal z a du r a:
Es recomendable que antes de emprender los trabajos de calzadura se
analice el problema en la luz de las condiciones esperadas del suelo, de las
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características y ubicación de las edificaciones vecinas etc. y se
prepare un plano de calzadura y recomendaciones constructivas.
Las cargas sobre la calzadura – empujes laterales y cargas verticales-
en cada uno de los puntos de excavación deberán ser
evaluadas en función a las características del suelo, su contenido de
humedad y la cercanía de cimentaciones existentes.
Conoci m i e n to d e l Su e lo.
Tanto para el diseño como para la ejecución de la calzadura es indispensable
que se tenga conocimiento de las características del suelo, y estar atento
a cualquier variación de éstas. En particular bolsones de arena.
P la nif ica c ió n .
Planificar el proceso de excavación – calzadura – apuntalamiento y de
construcción de las obras definitivas de manera que sea un proceso
secuencial lo más rápido posible.
Ap un tala m iento.
La calzadura, en particular en los frentes bajo o cercano a edificaciones
existentes, debe apuntalarse. Considerar que la capacidad de la
calzadura – pantalla de concreto simple – como muro de contención es
limitada.
El apuntalamiento es esencial sobre todo cuando tenemos edificaciones
vecinas ya sea que éstas estén al borde de la excavación o estén más
retiradas, caso más peligroso porque la calzadura no cuenta con el
beneficio de la carga vertical y trabajará solamente como pantalla con el
empuje adicional del bulbo de presiones de la cimentación del edificio. Las
recomendaciones de apuntalamiento deben ser parte del diseño de la
calzadura. La carga de diseño de los puntales ser estimada
conservadoramente, el empleo de apuntalamiento no sólo da seguridad a la
calzadura sino que también puede reducir el costo sustancialmente al
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permitir espesores menores de calzadura. En excavaciones profundas
la longitud de los puntales de la calzadura puede llegar a ser considerables;
el constructor debe evaluar la convivencia del empleo de puntales robustos
versus el empleo de puntales delgados a la luz de las necesidades
de arriostre de éstos y las dificultades de obra.
M o n ito re o.
El proceso de excavación y calzadura requiere de un monitor
permanentemente para detectar: Desplazamientos, asentamientos –
mediante control topográfico permanente-, aparición de grietas de
tensión o grietas en las edificaciones vecinas. Previamente al inicio de la
calzadura es recomendable registrar fotográficamente el estado de las
propiedades vecinas.
Agua.
La presencia de agua aumentada tremendamente los empujes y puede
traernos abajo una calzadura aún apuntalada.
En obra se debe estar siempre atentos a la presencia de agua en el
suelo. En la pantalla de concreto debe crearse drenes para aliviar
cualquier presión de agua que pueda presentarse.
Vi b r a c io n e s.
Las vibraciones pueden destruir la cohesión aparente que tiene el suelo
de Lima y que es la que permite taludes casi verticales en el
conglomerado.
La pérdida de cohesión además de incrementar los empujes, dificulta el
trabajo de calzadura y puede llevar a la necesidad de entubamiento del suelo.
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S e g ú n e l R e gl a m e n to N a c io n al de Construcciones resp ec to a c alzad u ras, d i ce :
VII - III - 4.2 Cal z a du r as
Descripción.- En los lugares en que se haga excavaciones que puedan
comprometer la estabilidad de los muros vecinos habrá que calzar o
recalzar éstos dándoles así una nueva base para su fundación que
alcanzará una mayor profundidad evitando posibles hundimientos y
derrumbes. Harán también las veces de "muros de sostenimiento" contra el
empuje de tierras.
El delicado trabajo de calzaduras deberá realizarse conjuntamente con el de
excavaciones, más siempre que sea posible, se ejecutará antes de la
demolición de la construcción existente para que ésta constituya el mejor y
más sencillo acodalamiento de las paredes de la propiedad vecina.
Este caso es siempre recomendable cuando se trata de derribar un
inmueble para levantar otro con fundación más profunda o sótano.
VII - III - 4.24 Materiales para calzaduras
Se utilizarán los especificados por su resistencia y durabilidad de acuerdo
al Capítulo II del presente Título.
VII - III - 4.25 P re p a r a c ión d e l s i tio pa r a c alzad ur as
Al pie del muro por calzar deberán excavarse piques de anchos variables
de 1.00 m. a 1.50 m. máximo, según la consistencia del terreno.
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Los piques se excavarán alternadamente de manera que entre
pique y pique en trabajo quedarán, como mínimo, dos piques sin excavar
de distanciamiento.
No se permitirá por ningún motivo, el recalzo de un muro hecho de una
vez en toda su longitud.
Si la pared es larga, cabe trabajar simultáneamente en varios puntos,
mientras la distancia que exista entre dos de ellos exceda de 12 veces el
espesor del muro que se quiere calzar, como condición mínima de
espaciamiento entre los piques.
VII - III - 4.26 P r o c e d i m i en tos q u e re girán l as c a lzad u r as
Se comenzará a calzar por las esquinas del edificio donde hay el interés de
proceder a calzar inmediatamente después de realizado el pique para que
el muro permanezca el menor tiempo posible sin fundación. Esta misma
razón obligará a ejecutar la excavación del pique en dos etapas.
La primera excavación no tocará la parte del terreno comprendida
directamente bajo el muro. El pique por tanto quedará excavado a plomo
del paramento exterior del muro por calzar.
Sólo cuando haya llegado a excavarse así el pique y hasta su
primer nivel, se procederá entonces a la segunda excavación que
comprenderá la parte comprendida bajo el muro y cuya penetración no será
nunca mayor que el espesor del muro. Terminada completamente la
excavación del primer nivel del pique, inmediatamente se procederá a fijar
el tablero de, encofrado y a vaciar el concreto.
Este trabajo se procederá así sucesivamente con los demás piques hasta
cubrir toda la calzadura superior que corresponderá al primer nivel.
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Siempre se seguirá la ley de que entre pique y pique en trabajo, hayan
dos de por medio en reposo.
No se procederá a excavar los piques correspondientes al segundo nivel,
calzadura inferior, mientras no haya sido totalmente cubierta la calzadura
superior. Para calzar la parte inferior se seguirá paso a paso el mismo
método empleado en el nivel anterior, con la única salvedad de que las
calzaduras inferiores no tendrán sus juntas verticales en el mismo plano
vertical que las tienen las calzaduras superiores.
La calzadura obedecerá a los mismos principios de mampostería, quedando
por lo tanto las juntas verticales siempre interrumpidas, o sea la mitad
del ancho de los paños de la calzadura superior.
Habrá pues un desfasamiento de medio paño entre la calzadura
superior e inferior, que permitirá una trabazón adecuada entre los paños
calzados.
Si hubiera más niveles por calzar, se procederá de acuerdo con las normas
anteriormente prescritas. Es recomendable que el espesor o la penetración
de la calzadura inferior, sea mayor que el de la superior. Se consigue una
mayor estabilidad.
Si hubiera otros niveles por calzar, los paños de éstos serán cada vez más
penetrantes, de tal manera que la sección transversal vertical de la
calzadura se presente escalonada por la parte inferior y con su base mayor
en la zona inferior
Estos puntos serán aclarados en dibujos donde se anotará exactamente
niveles, espesores, anchos, etc.
En el caso de que el piso del sótano de la nueva obra estuviera a mayor
profundidad que la del cimiento de la medianera, será de cuenta del
que construye y todo el exceso de cimiento que necesite aumentarse.
Este cimiento y toda la calzadura se correrá por lo menos en 30 a 50 cm
por debajo del nivel del piso del sótano.
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En calzaduras de muros en mal estado y para evitar asentamientos,
podrá emplearse concreto de cemento de fragua rápida.
Se tendrá especial cuidado en rellenar con mortero seco y bien acuñado
las juntas horizontales y la parte común a muro y calzadura.
Las calzaduras con ladrillo bien cocido se realizarán según estos mismos
principios y las normas prescritas para trabajos en ladrillo.
II - III - 4.27 R e l l e n os
Descripción.- Se harán rellenos en todos los lugares que los necesitan,
siempre y cuando el volumen de lo rellenado no sirva de baso o apoyo
a un elemento estructural que transmita cargas o presiones al suelo y
sea, por tanto, susceptible de asentamientos. Así, deberán rellenarse los
costados de las zapatas, pero no sus bases, que en todo caso serán
rellenadas con un solado de concreto pobre.
VII - III - 4.28 M a t er ial
Como material de relleno podrá servir el excedente de excavación siempre
que esté limpio, carezca de materias orgánicas y otras de descomposición.
El material de relleno no deberá ser comprensible y en lo posible será
homogéneo. Podrá utilizarse tierra que reúna las cualidades antes
mencionadas o tierra con arena, u hormigón de río o canto rodado en
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caso que no haya material de relleno de excavación que cumpla
con las condiciones indicadas.
VII - 1II - 4.29 P re p a r a c i ó n d e l s i tio
Mientras que los cimientos, tuberías o cualquier otro trabajo en
excavaciones o bajo suelo, no haya sido completado, aprobado,
inspeccionado, y aprobado por el Inspector, no deberá hacerse ningún
relleno.
Mientras que la estructura no haya alcanzado la suficiente solidez y rigidez
no deberá colocarse relleno contra ella que le produzca fatiga, salvo que se
indique lo contrario. Antes de depositar el relleno deberá limpiarse la
superficie donde va a aplicarse directamente éste.
Se quitarán las plantas, se extirparán las raíces y otras materias, así como
las piedras grandes que no puedan ser fácilmente hundidas.
VII - III - 4.30 P r o c e d i m i en tos q u e re girán el re l len o
Se verterá el material seleccionado hasta cubrir una capa de 30 cm. de
espesor, como máximo.
Vaciada esta primera capa se apisonará fuertemente y regará
abundantemente, hasta lograr que no se produzca hundimientos.
Se irá rellenando así en capas sucesivas de 30 cm. dejando el volumen
bien consolidado.
Para la ejecución de terraplenes, que puedan recibir encima calzadas, se
emplearán capas sucesivas de no más de 20 cm. Debidamente regadas y
compactadas.
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P ROCE S O CON S TR U CTIVO DE C A L Z A D U R A S
Al pie del muro por calzar deberán excavarse piques de ancho variables
de 1.00 al 1.50m máximo, según la consistencia del terreno. Los piques se
excavarán alternadamente de manera que entre pique y pique en
trabajo quedaran como mínimo, dos piques sin excavar de distanciamiento.
La calzadura obedecerá a los mismos principios de mampostería, quedando
por lo tanto las juntas verticales siempre interrumpidas, o sea la mitad del
ancho de los piques de la calzadura superior. Habrá pues un desfasamiento
de medio paño entre las calzaduras superior en inferior, que permitirá un
trabazón adecuada entre los paños calzados.
En el caso estudiado consideraremos que hay construcciones vecinas solo
en los lados derecho e izquierdo; comenzándose a calzar por las esquinas
del edificio.
También hay el interés de proceder a calzar inmediatamente después de
realizado el pique para que el muro permanezca el menor tiempo posible sin
fundación. Esta misma razón obligará a ejecutar la excavación del pique en
dos etapas.
La primera excavación no tocará la parte del terreno comprendida
directamente bajo el muro. El pique por tanto quedará excavado a plomo
del paramento exterior del muro por calzar. La secuencia lógica expuesta
se ha hecho en base al Reglamento Nacional de Construcciones (R.N.C) y
el Reglamento de Metrados para Obras de Edificaciones (R.M.O.E).
En el proceso constructivo de edificios con sótano, tenemos que tener en
consideración, muchos factores; que no se consideran cuando los trabajos
se realizan sobre el terreno natural.
Al hacer un sótano, tenemos el riesgo de que al realizar las excavaciones
masivas, las construcciones vecinas existentes pueden ser afectadas ante
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un deslizamiento del terreno en el cual están construidas. Para estos
casos, es conveniente apuntalar las construcciones vecinas mediante el
uso de calzaduras o muros anclados, según sea el caso.
Teniendo en consideración que los edificios con sótano cubren grandes
áreas de terreno; y los movimientos de tierras son grandes, se
requerirá del uso de maquinarias pesadas y de una planificación especial
para su ejecución. Las excavaciones masivas se harán paralelamente con
las calzaduras o muros anclados, según sea el caso. Como conclusión
diremos que las excavaciones masivas se harán entre el Nivel de
terreno Natural (N.T.N) y el Nivel de Corte, recién cuando se llega al nivel
de corte procedemos a la nivelación, trazo y replanteo de los elementos
estructurales de la cimentación del edificio.
Los elementos estructurales de la cimentación de un edificio son:
Zapatas aisladas, céntricas y
excéntricas
Zapatas
combinadas.
Vigas de
cimentación
Cimientos
reforzados
Platea de
cimentación
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Cisterna de
agua
Poza
séptica
Continuando con el proceso constructivo trazamos el nivel más un metro
(N+1.00m), el cual lo bajamos de las tarjetas. Luego, procedemos a la
colocación de balizas y cordeles; para el trazo, para posteriormente
replantear los elementos estructurales. Por lo general en el perímetro del
edificio van muros de contención y columnas; pero éstas últimas, por lo
general, no caerán en el centro de gravedad de la zapata; generando una
excentricidad, y por consiguiente un momento de volteo. Para contrarrestar
dichos momentos se colocará una viga de cimentación entre la zapata
aislada excéntrica y otra zapata que puede ser aislada, céntrica o
excéntrica; pero en ningún caso se podrá unir dos zapatas aisladas
céntricas con una viga de cimentación, ya que en este caso no habrá
momento de volteo. Como en el perímetro habrá columnas y muros de
contención; y éstos últimos se apoyan en un cimiento reforzado, entonces
éstos cumplirán la función de viga de cimentación entre las zapatas aisladas
excéntricas.
La platea de cimentación se usa cuando los suelos son débiles, o el
área entre cimientos reforzados es muy pequeña; resultando más
conveniente colocar una platea que cimientos reforzados.
En la caja de ascensor es lo más común colocar una platea de cimentación
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Como los edificios por lo general tienen tanque elevado, el agua tendrá que
bombearse de un reservorio denominado cisterna. Como las instalaciones
sanitarias mucha de ellas estarán debajo del colector de desagüe, se
tendrá que construir una poza séptica para que drenen las excretas y
luego sean bombeadas al desagüe colector.
Tanto la cisterna como la poza séptica, estarán constituidas por
muros de contención, plateas de cimentación y una tapa que por lo general
es una losa maciza.
MUROS PANTALLA
Los Muros Pantalla constituyen un tipo de Cimentación Profunda muy usada en
edificios de altura, que actúa como un muro de contención y brinda muchas
ventajas por ahorro de costes y mayor desarrollo en superficies.
Es la tipología de Cimentaciones más difundida en áreas urbanas para edificios
con sótano en un predio entre medianeras, en parkings y a modo de barreras
de contención de agua subterránea en túneles y carreteras.
El muro pantalla es un muro de contención que se construye antes de efectuar
el vaciado de tierras, y transmite los esfuerzos al terreno.
Estos elementos estructurales subterráneos se emplean también en forma
temporal para la contención y retención de paredes.
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Básicamente las pantallas son unas paredes que se construyen al
efectuar una excavación profunda, con la doble misión de resistir los
empujes del terreno y, en ciertos casos, evitar o limitar la entrada de agua al
terreno. También sirven para recoger las cargas verticales que las puedan
transmitir otros elementos estructurales y constituyen la solución más eficaz
(Según las características de la obra y el proceso constructivo) para limitar
los movimientos del terreno consecuentes a toda excavación, y reducir al
riesgo de daños en construcciones próximas.
Estos muros – pantallas moldeadas en el suelo surgen en los años 50
como solución para resolver los problemas que plantean las excavaciones
profundas próximas a edificios y estructuras subterráneas por debajo del nivel
freático.
Desde entonces, la necesidad creciente de aprovechar al máximo las
disponibilidades del suelo urbano principalmente en áreas congestionadas, ha
hecho que la aplicación de estos muros – pantalla se encuentre actualmente
difundida en otros países mas no en nuestro medio, por lo que su utilización
tanto en obras de edificación como en otro tipo de obras ha permitido también
la evolución de su técnica de ejecución en cuanto se refiere a la maquinaria de
perforación así como la forma de instalación del refuerzo.
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EL P R O Y E C TO Y E J E CUC I ÓN D E M UR OS P AN T A LLA
El proyecto y la ejecución de cualquier obra de muro – pantalla debe partir
del conocimiento de una serie de datos básicos que se resumen a
continuación.
a. Del terreno:
Perfil estratigráfico.
características geotécnicas de las distintas capas.
Niveles freáticos.
agresividad del agua y de los
suelos.
b. De los edificios próximos:
Estado de conservación.
Tipo de estructura.
Situación, tipo y carga de la
cimentación.
c. De obras subterráneas próximas:
Situación y características
(Conducciones, pozos, obstáculos).
Condicionantes
especiales.
d. De la obra que se proyecta:
Profundidad de excavación.
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Acciones de la estructura.
Condicionantes constructivos y funcionales.
El perfil estratigráfico, elaborado a partir de los cortes de los sondeos, debe
extenderse fuera del área del terreno que realmente va a empujar sobre el
muro pantalla en donde puede convenir efectuar sobre el muro – pantalla en
donde puede convenir efectuar anclajes de arriostramiento.
La información sobre los edificios y construcciones próximas se necesita, no
solo para definir los empujes que puedan transmitir a la pantalla sino para
estimar de alguna manera los asentamientos admisibles.
El proyecto debe elaborarse teniendo en cuenta las condiciones generales que
debe satisfacer la solución del muro – pantalla, análogas a las de cualquier
obra de cimentación más la posible influencia en las edificaciones próximas.
Estas condiciones, en esencia, son:
a. Ubicación adecuada en planta y elevación.
b. resistencia estructural.
c. Seguridad frente al asentamiento del
terreno.
d. Asientos y deformaciones del muro pantalla compatibles con la propia
estructura.
e. Asentamientos del terreno circundante admisible para edificaciones
próximas.
Para asegurar la estabilidad de la obra se debe efectuar una serie de
comprobaciones, contemplando situaciones críticas durante las diversas
fases de excavación del recinto y/o de la construcción de la edificación. Estas
comprobaciones son:
a. Estabilidad del muro – pantalla frente a los empujes.
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b. Estabilidad de los elementos de arriostramiento.
c. Estabilidad del conjunto.
d. Estabilidad de muro – pantalla frente a cargas verticales.
e. Estabilidad del fondo de la excavación por rotura o sifonamiento.
f. Modificaciones que se introducen en obra.
g. Riesgos de daño en las edificaciones próximas.
E J E CUC I ÓN D EL MUR O – PAN T A L LA
La ejecución de nuestras pantallas hormigonadas “insitu” consta de las
siguientes fases de trabajo:
Ex c ava c ión d e l r ec i n to
La perforación se realizó mediante máquinas a percusión, equipadas con
trépano capaces de atravesar capas de mayor consistencia como lo es el suelo
fluvio – aluvional de la ciudad de Lima, pero la primera etapa de excavación del
recinto se usó maquinarias dotadas de cucharas u otros elementos útiles de
perforación especialmente adaptadas para éste tipo de trabajo.
La perforación se efectuó por módulos o paneles alternos de tres a seis
metros de longitud con una anchura y profundidad variables
dependiendo de las dimensiones de la cuchara de la maquinaria. Cabe
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recalcar que se debe dejar el espacio necesario para el libre tráfico de
éstas y del personal.
P e r f o r a c ión d e c o ndu c tos para e l a n c laje
Estas perforaciones para alojar las armaduras de anclaje suelen tener
diámetros que oscilan entre 75mm y 125mm. Y efectuó utilizando diversas
técnicas según naturaleza y las características del terreno a atravesar.
Los anclajes adoptaron diversas formas y detalles muy variados pero
usualmente para poder efectuar la inyección a presión de éstos en los
conductos es necesario llegar a valores que oscilaron entre 25 y 30 kg/cm2.
Colo c a c ión d e a r m a dur as
A continuación se colocaron las jaulas o enmallados en una o varias piezas,
según su tamaño, dejándolas suspendidas y bien centradas mediante
separadores. Integrados en las mallas o independientes.
La separación entre barras verticales u horizontales debe ser, como mínimo,
igual a 10cm. y el recubrimiento de las barras.
Para éste caso fue preciso una supervisión minuciosa por cuanto es
necesario controlar la ubicación exacta de los puntos donde se colocaron
las vigas, apoyos de escaleras y tuberías que alojan los anclajes que a la
vez ayudarán para que la edificación en su conjunto se comporte
monolíticamente.
E n c o f r a d o d e l m u r o – p a n talla
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Se usó un buen encofrado que ayudo a economizar tiempo, material y
mano de obra y que a la vez nos dé como resultado un buen trabajo
recomendándose para esto encofrados metálicos ya que son encofrados
modulables, de poco peso y máxima eficiencia y viene completados con
accesorios para el aplome, alineamiento y apuntalamiento perfecto.
Hor m igo n a d o
El hormigonado se efectuó usando concreto premezclado e impulsado
mediante bombeo por medio de tuberías de diámetro comprendido entre 15 y
30cm. Que es introducido hasta el fondo de la perforación disponiéndola
centrada en el panel. Dado el sistema especial del hormigonado utilizado
fue preciso que el concreto reúna determinadas características que
garantizaron la correcta ejecución, por lo cual u consistencia debió ser
fluida con un asentamiento en el cono de Abraham del orden de 4 a 6”
utilizándose resistencias del concreto iguales o superiores a los 350 kg/cm2.
T e n sa d o d e c a b les
El tipo de anclaje activo es tensado con el fin de comprimir el terreno entre la
zona de anclaje y la estructura o la placa de apoyo de la cabeza. Cuando
actúa la carga exterior de tensado se produce la descompresión del terreno
pero apenas se mueve la cabeza del anclaje en tanto no se rebase el
esfuerzo de pretensado, por lo que no varía sensiblemente la tensión del
tirante.
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La disposición de anclajes puede efectuarse para actuar durante un
tiempo de servicios más o menos prolongado, por lo cual cabe distinguir en
éste caso dos tipos:
*Anclajes provisionales
*Anclajes permanentes.
Los primeros tienen el carácter de medio auxiliar y proporcionan las
condiciones de estabilidad a la estructura durante el tiempo necesario para
disponer otros elementos resistentes que lo sustituyan (siendo éste nuestro
caso).
Los anclajes permanentes se dimensionan, evidentemente, con mayores
coeficientes de seguridad, pero fundamentalmente deben estar proyectados y
ejecutados para hacer frente a los peligros de corrosión.
Todos éstos pasos son representativos y la colocación de mallas es en forma
intercalada hasta llagar a la profundidad requerida donde se construirá la platea de
fundación, y a medida se levanta la estructura que es capaz de resistir los empujes
del terreno se van “soltando” los anclajes previamente tensionados.
E F E C TOS CAU S A D OS P OR L A S EXC A VAC I O N ES S OB R E L A S EST RUC T URA S AD Y AC E N TES
En casi todos los casos teóricos y prácticos que se han estudiado se ha
encontrado que las paredes laterales de la excavación sufren un
desplazamiento paralelo mayor en la coronación y menor en su base. Estos
desplazamientos dependen de factores tales como rigidez del muro, sus
dimensiones y profundidad de la excavación, las propiedades del suelo y el
tipo de apuntalamiento o anclaje a colocarse, además del procedimiento para
llevar a cabo las calzaduras correspondientes existiendo además un gran
número de factores que interrelacionados influyen en la magnitud
y distribución de los movimientos que acompañaron la ejecución de la
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excavación en los casos estudiados, estos pueden haberse debido a
una programación inadecuadas del proceso y forma de la excavación, a
eventos sísmicos ocurridos durante las diferentes etapas de la
construcción, falta de soporte en algunas etapas constructivas, etc. Así
en varios casos se ha detectado agrietamientos, fisuramientos
y roturas importantes acompañados de atascamiento de ventanas y puertas
que han dado origen en algunos casos al desalojo de sus ocupantes, y en
otros a costosas reparaciones y prolongados procesos judiciales con el fin de
deslindar responsabilidades.
Gracias al análisis con respecto a la ubicación de las grietas de tensión se
pido controlar los desplazamientos de las viviendas adyacentes en los linderos
donde existían construcciones vecinas a lo cual se hizo uso del apuntalamiento
adecuado ya que la zona donde se realizó la construcción es una zona residencial.
E XCAVAC I ON D E SÓ TAN OS C ON EL U SO D E MUR OS ANC L AD OS.
La técnica de muros anclados para el sostenimiento de taludes resultantes de
las excavaciones para la construcción de sótanos en edificios, es una técnica
reconocida mundialmente y que en los últimos 5 años está siendo usada en
la ciudad de Lima, sin embargo, todavía no es una técnica muy conocida.
El material gravoso de la ciudad de Lima presenta parámetros geomecánicos
de resistencia elevados, principalmente debido al alto grado de
cementación que le confiere una cohesión alta y también debido al
hecho que hasta los límites de excavación de sótanos no se verifica la
ocurrencia de napa freática. En tales condiciones, la cohesión otorga a los
taludes excavados una estabilidad estática razonable hasta "la altura critica",
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pero esta estabilidad queda muy comprometida con la ocurrencia de
efectos telúricos que reduce la magnitud de la cohesión y el talud puede
colapsar con alturas inferiores a "la altura crítica".
El problema se toma más grave cuando las excavaciones son desarrolladas
más allá de la "altura critica", cuando los esfuerzos de empujes actúan,
causando deformaciones de la masa de suelo por detrás de la excavación,
surgiendo como consecuencia grietas de tracción en la superficie y hasta el
colapso total del talud.
Hasta la fecha se usa las Calzaduras como estructura de sostenimiento
de taludes excavados para la construcción de sótanos, que es una técnica que
tuvo mucha importancia en el pasado cuando las excavaciones eran de altura
limitada y las sobrecargas de edificaciones vecinas no eran importantes.
Las Calzaduras, tienen función de regularización de la pared excavada,
asegurando una cierta estabilización en condición estática del talud cuando
la altura de excavación queda alrededor de la "altura critica", pues la
estabilidad está básicamente asegurada por efecto de la cohesión,
conforme se puede observar en la expresión abajo:
Hc=¿ 4 c
γ √ N f ¿
Donde:
Hc = Altura crítica
C = Cohesión del suelo
y = Peso específico natural
del suelo
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Nf = Factor de
fricción
Conforme se puede observar la altura crítica, disminuye con la
disminución de la cohesión y cuando es nula, la altura crítica se reduce a
cero.
Con la ocurrencia de sismos, la cohesión disminuye y surgen esfuerzos
horizontales de empuje de tierra, deformando la masa de suelo, provocando
el desplazamiento de la calzadura y como consecuencia, surgen las grietas
de tracción.
Para excavaciones con alturas por arriba de la altura "crítica" y con
ocurrencia de sismos, las calzaduras son estructuras deformables y hasta
inestables y por lo tanto, pueden deformarse horizontalmente provocando las
grietas y hasta el colapso total del talud.
En los últimos años, las edificaciones en la ciudad de Lima vienen exigiendo
mayores áreas de sótanos, lo que demanda excavaciones más profundas. En
tales condiciones, se requiere de medidas de contención adecuadas, para
garantizar la estabilidad de la pared excavada, sin que ocurran grietas de
tracción durante el avance de la excavación y que garantice la estabilidad
total del talud, para asegurar la integridad de las vías vehiculares, de
edificaciones vecinas y hasta de los trabajadores que quedan dentro del área
de riesgo.
Para el suelo, la estructura de contención más adecuada son los Muros
Anclados, que tienen como principio no permitir la ocurrencia de
deformaciones de la pared excavada y así asegurar la integridad de las vías
vehiculares, de las edificaciones colindantes con la excavación y aseguran la
integridad de los trabajadores y equipos que operan dentro del área
excavada.
Los anclajes son elementos estructurales, capaces de aplicar esfuerzo exterior
a la pared de la excavación, que absorbe todos los empujes de tierra, los Ing. JUAN HORNA CABREJOS. / Página 31
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efectos sísmicos, las sobrecargas de edificaciones y otros esfuerzos
accidentales.
Para tener una idea de la operación de los anclajes, presentamos a
continuación la física de operación de los anclajes como elemento
capaz de absorber esfuerzos y transportarlos para una zona
potencialmente estable, neutralizando así los empujes de tierra y esfuerzos de
sobrecargas y cargas accidentales.
Imaginemos un cierto punto A donde está aplicado un cierto esfuerzo F. Es
posible transportar ese esfuerzo F aplicado en A, hasta el punto B. Para eso es
necesario que entre A y B exista un elemento estructural que transporte ese
esfuerzo aplicado en A, para llevarlo hasta B. Este elemento que transporta
el esfuerzo, lo llamamos de "elemento de transmisión de la carga", Para que
el esfuerzo F aplicado en A, llegue al punto B, es necesario que a lo largo del
"elemento de transmisión de carga", no ocurra, por ningún concepto,
ninguna pérdida de carga. Si hay pérdida de carga a lo largo del
elemento de transmisión de carga, ciertamente el esfuerzo F aplicado en A,
llegará parcialmente al punto B, o simplemente ser totalmente consumido por
las pérdidas de carga a lo largo del elemento de transmisión de carga. Este es
el principio base de funcionamiento del anclaje.
Imaginemos un cierto terreno, el cual se desea ejecutar una
excavación, donde se ejecuta la excavación surgen los esfuerzos de
empuje de tierra Pa, que actúan en la pared excavada.
Este empuje, puede provocar deformaciones activas en la pared o puede
provocar la pérdida de estabilidad, conforme indicado en el punto A. Ahora
bien, es posible transportar ese esfuerzo de empuje Pa, para otro lugar
ubicado fuera de la zona inestable y con eso, neutralizar la acción del empuje
Pa.
a) Cabezal del anclaje
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Es el punto de aplicación del esfuerzo a la superficie de la pared
excavada para neutralizar el esfuerzo del empuje total.
b) Tramo libre del anclaje
Es el "elemento de transmisión de carga" que transporta la carga aplicada en
el cabezal hasta el punto de fijación del anclaje al suelo. Este tramo deberá
ser totalmente libre, para que no desarrolle fricción con el terreno, evitando
así, pérdidas de carga a lo largo del tramo libre "elemento de transmisión de
carga".
c) Tramo anclado
Es el tramo del anclaje que es fijado al suelo y absorbe el esfuerzo aplicado
en el cabezal, dejando el sistema en equilibrio. Es decir, los esfuerzos de
empuje de tierra son absorbidos por los anclajes.
En la parte más baja de la figura, se puede observar el principio de la
física de operación del anclaje descrita anteriormente. El cabezal corresponde
al punto A de aplicación del empuje, el tamo libre es "el elemento de
transmisión de carga" y el tramo anclado corresponde al punto B que recibe el
esfuerzo transportado
SE CU E NC I A D E EJEC U C I ÓN D E L O S M UR OS A NC L A D OS.
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Los muros anclados, son ejecutados de forma secuencial en tramos
desde arriba hacia abajo. Cada tramo es debidamente estabilizado, o sea,
todos los esfuerzos resultantes de la excavación del tramo es absorbido
por el anclaje instalado en dicho tramo. El esfuerzo aplicado en el primer
tramo es suficiente para absorber la resultante de los esfuerzos actuantes
del tramo excavado y además asegura la estabilidad del tramo siguiente
a ser excavado. Así, se puede ejecutar excavaciones por debajo del tramo
anteriormente ejecutado, sin riesgo de deformaciones o ruptura del talud. Los
tramos ejecutados secuencialmente desde arriba hacia abajo, va aumentando
el factor de seguridad del talud, hasta que se llegue a la cota de cimentación,
cuando el muro queda totalmente concluido.
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