calzaduras atirantadas_

CALZADURAS ATIRANTADAS

Los Muros de Contencin son elementos constructivos que cumplen la funcin de cerramiento, soportando por lo general los esfuerzos horizontales producidos por el empuje de tierras. En otros tipos de construccin, se utilizan para contener agua u otros lquidos en el caso de depsitos. Un muro de contencin no solo soporta los empujes horizontales trasmitidos por el terreno, debe tambin recibir los esfuerzos verticales trasmitidos a pilares, paredes de carga y forjados que apoyan sobre ellos. La mayora de los muros de contencin se construyen de hormign armado, cumpliendo la funcin de soportar el empuje de tierras, generalmente en desmontes o terraplenes, evitando el desmoronamiento y sosteniendo el talud.

Las calzaduras, a diferencia de los muros de contencin, por su mtodo constructivo de arriba hacia abajo son estructuras de gravedad bsicamente no armadas (sin acero), la seccin debe incrementarse conforme se profundiza de excavacin por el incremento de excavaciones laterales.

INTRODUCCIN

CALZADURAS ATIRANTRADAS

CONCEPTOS PREVIOS

1.1 DE ACUERDO A NORMA TCNICA E.050 DE SUELOS Y CIMENTACIONES:

CALZADURA:

Dependiendo de las caractersticas de la obra se presentan las siguientes alternativas para el sostenimiento de las paredes de excavacin:

- Proyectar obras y estructuras de sostenimiento temporal y luego, al finalizar los trabajos de corte, construir las estructuras de sostenimiento definitivas.

- Proyectar estructuras de sostenimiento definitivas que se vayan construyendo o a medida se avance con los trabajos de corte.

Existen diversos tipos de obras para el sostenimiento temporal y definitivo de los taludes de corte, entre los cuales podemos mencionar las pantallas ancladas, tablestacas, pilotes continuos, muros diafragma, calzaduras, nailings, entre otros.

Las calzaduras son estructuras provisionales que se disean y construyen para sostener las cimentaciones vecinas y el suelo de la pared expuesta, producto de las excavaciones efectuadas. Tienen por funcin prevenir las fallas por inestabilidad o asentamiento excesivo y mantener la integridad del terreno colindante y de las obras existentes en l, hasta entre en funcionamiento las obras de sostenimiento definitivas. Las calzaduras estn constituidas por paos de concreto que se construyen alternada y progresivamente. El ancho de las calzaduras debe ser inicialmente igual al ancho del cimiento por calzar y deber irse incrementando con la profundidad. Las calzaduras deben ser diseadas para las cargas verticales de la estructura que soportan y para poder tomar las cargas horizontales que le induce el suelo y eventualmente los sismos.

1.2 DE ACUERDO A SENCICO: CIMENTACIONES

La calzadura es un elemento que soporta carga vertical directamente y lo transmite a un estado inferior del suelo. El trmino lo hemos generalizado para otro tipo de funciones y lo empleamos indistintamente para aquellas obras que se realizan con algunos de los propsitos siguientes:
Para consolidar la cimentacin de una estructura existente. Tal es el caso de una estructura que ha sufrido asentamientos. Este caso es frecuente en edificaciones de valor arquitectnico o histrico que por estar cimentadas sobre terrenos que se consolidaron con el tiempo han sufrido asentamientos que comprometen su estabilidad y se requiere nivelar la estructura y detener los asentamientos.Para darle mayor capacidad portante a la cimentacin y poda requerirse buscar un estrato de suelo ms resistente a mayor profundidad o reforzar la misma cimentacin amplindola.Para proteccin de la propiedad vecina edificaciones o taludes cuando se va a realizar excavaciones cercanas. En este contexto las obras de calzadura tienen carcter temporal ya que su funcin de contencin o confinamiento ser asumida definitivamente por la nueva construccin.
En los comentarios que siguen nos referimos a la calzadura hecha con este ltimo propsito.

Cabe diferenciar algunas formas de proteccin en funcin a la ubicacin de la calzadura y a su exigencia estructural.
Aquella que se ejecuta dentro de los linderos del terreno por excavar, (fig. 1 a)Aquella que se realiza en propiedad vecina, es decir fuera de los linderos del terreno por excavar (fig. 1 b)

CONCEPTOS PREVIOS

En el primer caso no son propiamente calzaduras, son pantallas de contencin (fig 2 a). Esta es la prctica usual en Norte Amrica, Europa y en algunos pases de Latinoamrica. (Como en el coso tan sonado de la pantalla de contencin que fall en este aspecto, no son propiamente una calzadura. Para evitar la posibilidad de asentamientos verticales en las estructuras existentes, por desplazamiento horizontal de la pantalla como consecuencia del empuje del suelo contenido, se depende exclusivamente de la rigidez lateral de la pantalla.

En segundo caso, cuando el profundizar en el terreno vecino, lo hacemos por debajo de una edificacin existente, (fig. 2b) estamos construyendo realmente una calzadura, porque adems de los empujes laterales que existen vamos a tener que transmitir parcialmente la carga vertical de la cimentacin existente a un estrato ms bajo.


CONCEPTOS PREVIOS

Para la construccin de pantallas son numerosas las posibilidades que hay en el mercado y tienen caractersticas estructurales y constructivas muy diferentes. Entre las mas empleadas estn las tablestacas, las pantallas de concreto, las pantallas formadas por pilotes contiguos o secantes y las pantallas de poste larguero. (fig. 5).

La eleccin de una determinada solucin depender de su conveniencia, el Constructor deber estudiar cada posibilidad considerando entre otros factores la altura de la excavacin, las caractersticas del suelo y presencia de agua, la relacin con edificios existentes y las caractersticas de su cimentacin, los materiales disponibles, su capacidad de ejecucin y equipamiento disponible el tiempo de ejecucin y el costo.

Las pantallas pueden ser de voladizo, apuntaladas o atirantadas, (fig. 3), pueden ser continuas o discontinuas. En este ltimo caso, se aprovecha la capacidad del suelo para transmitir los empujes laterales por accin de arco a los nuevos soportes, (fig. 4).


CONCEPTOS PREVIOS

CALZADURA EN CONGLOMERADO COMPACTO

La prctica de construir la calzadura fuera de los linderos del terreno por excavar, es decir en propiedad vecina, es tradicional en el Per, en Chile y en otros pases.

Cabe preguntarnos si es correcto invadir la propiedad vecina. Evidentemente existen ventajas importantes para propietarios de la nueva construccin, entre ellas el ahorro de espacio al permitirle aprovechar el 100% de rea del terreno y el control de asentamientos en la edificacin existente, con lo cual se est protegida la propiedad vecina.

En edificaciones en zonas urbanas donde el terreno cuesta mucho dinero, hay que buscar soluciones donde la prdida de rea til se minimice y la construccin de una pantalla puede significar perder algunos decmetros den el permetro de la propiedad.

El mayor inconveniente al invadir el terreno vecino, esta en el perjuicio que causamos al vecino al dejarle en sus linderos, elementos estructurales que tendr que retirar cuando quiera construir.

En todo caso, lo correcto es comunicar a los vecinos que se va a excavar y calzar usando su propiedad y eventualmente acordar con ellos algn tipo de compensacin por el uso de su propiedad y por los costos en los que eventualmente tendr que incurrir.

En Chile generalmente las calzaduras toman la forma de una pantalla mixta de concreto armado y suelo, (fig. 6 y 7). Se construyen columnas, o mejor dicho Vigas - Columna - elemento que son sometidos a compresin y flexin transversal-, de concreto armado a espaciamiento que se define para cada caso en funcin de las condiciones particulares de la estructura por calzar y de las caractersticas del suelo, y se aprovecha si la accin de arco horizontal para la transmisin de los empujes del suelo a las vigas-columnas. Esto es posible dadas las caractersticas del conglomerado de Santiago y no veo inconveniente para su empleo en el conglomerado compacto de la zona central del valle de Lima.

En el Per, Lima, lo usual es construir una pantalla o muros continuos de concreto simple de espesor variable, (fig. 9).

El procedimiento usual de calzadura en los tres caos es similar, consiste en una construccin secuencial a medida que avanza la calzadura. Son procedimientos que tienen una tradicin muy antigua. 60 a 70 aos cuando la vieja Lima comenz a modernizarse, a construirse edificios en el Centro Histrico.


CONCEPTOS PREVIOS

La calzadura como la conocemos es sin lugar a duda un invento criollo de los ingenieros de esa poca que tuvieron que revolver 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 limea que se transcriben en la figura 10 se basan en esa prctica de muchos aos en el conglomerado de Lima.

Son numerosos los ejemplos de calzaduras exitosas y son realmente pocos los casos de problemas.

Los problemas muchas veces estn ligados a la presencia de agua y al haber aplicado las recomendaciones usuales mas all de los lmites establecidos sin tomar precauciones adicionales.

1.3 DE ACUERDO A MUROS DE CONTENCION:

Se denomina muro de contencin a un tipo estructura de contencin rgida, destinada a contener algn material, generalmente tierras.

Funcionamiento: Los muros de contencin se utilizan para detener masas de tierra u otros materiales sueltos cuando las condiciones no permiten que estas masas asuman sus pendientes naturales. Estas condiciones se presentan cuando el ancho de una excavacin, corte o terrapln est restringido por condiciones de propiedad, utilizacin de la estructura o economa.

Por ejemplo, en la construccin de vas frreas o de carreteras, el ancho de servidumbre de la va es fijo y el corte o terrapln debe estar contenido dentro de este ancho. De manera similar, los muros de los stanos de edificios deben ubicarse dentro de los lmites de la propiedad y contener el suelo alrededor del stano.


CONCEPTOS PREVIOS

Tipos de muro de contencin:
Muro de contencin en mnsula con puntera. Muro de contencin en mnsula con taln. Muro de contencin en mnsula con puntera y taln. Muro con contrafuertes. Muro soportado por la estructura de una edificacin. Muros de gravedad.Muros atirantados.Problemas ms usuales de los muros.
Vale decir: CALZADURAS ATIRANTADAS.

CIMIENTOS Y ESTRUCTURAS DE CONTENCIN


CONCEPTOS PREVIOS
2. Retacado 3. Recalzo, Recalce 5. Puntal Metlico, Castillejo6. Socavacin 8. Adaraja, Enjarje, Endeja 9. Cimiento Corrido 11. Zapata Corrida 12. Cepa, Losa de Encepado 14. Pilar Enano 15. Riostra 17. Zapata Escalonada 18. Zapata Aislada 20. Zapata Nervada 21. Hormign de Base 23. Forjado Sanitario1. Anclaje Tensado4. Gato a Rosca / gat de rosca7. Puntal / puntal10. Zarpa, Berma 13. Zapata Centrada 16. Zapata Excntrica 19. Hormign de Relleno 22. Losa de Cimentacin


MUROS DE CONTENCION ATIRANTADOS: ESTRUCTURA MODULAR PREFABRICADA

Estructura modular prefabricada para muros de contencin atirantados compuesta de una serie sucesiva de paneles de concreto armado, prefabricados segn mdulos estandarizados, que se colocan verticalmente apoyados sobre una argamasa de subsuelo, y anclados mediante colado de un cimiento de concreto armado, estando provisto cada panel de un tirante que una vez colocado queda fijado por su extremo superior a la cara del panel enfrentada al material a soportar, y su extremo inferior se inserta en el cimiento de anclaje. El tirante se conforma como un brazo curvado con su concavidad enfrentada al material a contener, y con una radio de curvatura comprendido entre 15 y 25 metros, con una relacin entre el citado radio del tirante y la altura total del panel comprendida entre 1 y 5.

Desplome de muros (solo tirantes):

Una de las posibles soluciones de apeo de muros puede ser tambin: desde el interior mediante atirantados metlicos que refuerzan las construcciones basndose en su capacidad de transmisin de esfuerzos de traccin.


MUROS DE CONTENCION ATIRANTADOS: ESTRUCTURA MODULAR PREFABRICADA

Atirantado vertical atirantado horizontal

Cadenas horizontales de anclaje realizadas con uno y dos perfiles laminados UPN

Muro atirantado verticalmente en esquina


LOS ANCLAJES COMO ELEMENTOS ESTABILIZADORES EN OBRAS CIVILES Y MINERAS
INTRODUCCION
Aproximadamente en 1950 se ha desarrollado en concepto de masas rocosas y suelos anclados con elementos pretensados hasta alcanzar un campo muy amplio de aplicacin.

Los anclajes constituyen en los actuales momentos un medio esencial para garantizar la estabilidad de estructuras muy diversas logrndose utilizar los procedimientos y posibilidades que la tecnologa actual del soporte mediante anclajes pone a nuestra disposicin para aplicar la tcnica moderna del sostenimiento.

Los anclajes pueden utilizarse de forma muy ventajosa en cualquier situacin en que se necesite ayuda de la masa de suelo para soportar un determinado estado de tensiones o esfuerzos.

Casos muy comunes se producen en los muros de tierra en donde es necesario garantizar la estabilidad de la masa de suelo, y por ende de la obra.

Como elemento que contrarresta las subpresiones producida por el agua, en el sostenimiento de techos y hastales en obras subterrneas de vialidad, centrales hidroelctricas y mineras, e igualmente como soporte artificial en taludes constituidos por masas de suelos y/o rocas.

En el caso de muros anclados es muy comn observar este tipo de obras a lo largo y ancho de importantes tramos carreteros., en donde parte de la calzada ha colapsado al producirse una disminucin en la resistencia al corte de masa del suelo...

Estos problemas han sido tratados satisfactoriamente a travs de las pantallas o muros atirantados.

En este sentido cave destacar que en las construcciones civiles se viene destacndola utilizacin con mayor frecuencia de los anclajes metlicos para sostener muros y absorber momentos volcadores. Este ultimo como ocurre en las torres de alta pensin y en las presas para resistir las fuerzas volcadoras, debidas al agua; as como en otras numerosas obras , en la cual la fuerza de traccin al terreno del anclaje transfiere las solicitaciones hasta una zona ms profunda y estable, y por tanto de mayor capacidad portante. En estas condiciones la resistencia tangencial de la masa de suelo circundante al miembro estructural empotrado acta para resistir dicha carga de traccin.

Cabe destacar tambin que el sistema de muros anclados o sistema de contencin por medio de anclajes, bien sean activos o pasivos, es cada vez de mayor utilizacin. La razn fundamental se debe a que en los centros urbanos de gran desarrollo, es frecuente la construccin de edificios con varios stanos, donde se requieren cortes de gran altura.

Lo dicho anteriormente indica que la utilizacin de anclajes ha sido indicada como la mejor alternativa tcnica y econmica en la construccin de muros de contencin, con la correspondiente utilizacin de los procedimientos modernos que nos ofrece el concreto proyectado por va seca o hmeda.

Pro supuesto que al realizar este tipo de obras se tiene que tener un cuidado especial por las edificaciones vecinas; APRA que no se produzcan deslizamientos de tierras que afecten contra las estructuras aledaas; las cuales podran causar perdidas econmicas y de vidas humanas.

Por otra parte antes de iniciar el proceso de instalaciones del anclaje en obra se debes realizar los estudios necesarios correspondientes a la estabilidad del terreno para elegir el tipo de anclaje a utilizar en el terreno tanto por su adaptabilidad y la economa que el proyecto requiere.

De esta forma se asegura que estos elementos que trabajan a traccin mejorarn las condiciones de equilibrio que la estructura requiere.

Finalmente los grficos que se presentaran a continuacin ejemplifican el uso y manejo en diferentes proyectos; lo cual verifica la gran diversidad de usos que se le da a este mtodo.



Fig. 1 diferentes aplicaciones de los anclajes atirantados.



Fig. 1 diferentes aplicaciones de los anclajes atirantados.

En los ltimos aos se han llevado a cabo numerosos estudios y experimentos sobre los anclajes. El criterio actual de diseo puede ser clasificado en dos principales grupos, el primero se basa en la teora de la elasticidad, la cual presenta limitaciones cuando se trata de masas rocosas heterogneas.

El segundo criterio involucra la seleccin de parmetros mediante reglas empricas; la diferencia entre estos dos mtodos se debe a la complejidad del diseo de un sistema de anclaje ya que este requiere un estudio detallado de la geologa del terreno, conjuntamente con las presiones generadas por las masas del subsuelo, as como la magnitud y la direccin de estos esfuerzos que son vitales antes de iniciar cualquier excavacin.


Ruptura de la masa a rocosa o del sueloRuptura de la interfase acero lechada de cementoRuptura en el contacto roca/suelo lechada de cementoRuptura de las barras o guayas de acero
Por lo tanto al establecer el factor de seguridad del anclaje como elemento estabilizador, cada uno de los modos de falla antes mencionados deben ser considerados.

Por otra parte la funcin principal del anclaje es la de reforzar y sostener suelos y masas rocosas parcialmente sueltas que pudieran estar sujetas a fallar.

Estas masas inestables pueden estabilizarse mediante anclajes, al generarse un incremento de las tensiones normales sobre la existente o potencial superficie de ruptura; logrndose por lo tanto un aumento en la resistencia al esfuerzo cortante de dicha superficie.

Otro aspecto a considerar es que los anclajes introducen tensiones y deformaciones adicionales en la masa del suelo mejorando la estabilidad general, en donde el tipo de anclaje, y el mtodo de instalacin, conjuntamente con los aspectos geolgicos ms resaltantes juegan un papel preponderante en el diseo del soporte.

Se menciona tambin en el diseo de los tirantes anclados estudiar los conceptos principales en relacin al diseo de los cuatro modos de ruptura:



A pesar de que existen diferentes mtodos de estabilizacin, el soporte mediante la tcnica de tirantes anclados ha tenido mucho xito, aun en condiciones desfavorables como es el caso de rocas relativamente meteorizadas y fracturadas. Lgicamente el rea principal de aplicacin de los anclajes es estabilizar la masa rocosa o de suelo que no esta en equilibrio consigo misma mediante la transmisin de fuerzas externas a la profundidad diseada.

As un caso que presenta un inters especial, como el caso de la figura 1.4, en la cual se muestra de acuerdo a la empresa Bauer, la forma de utilizar los anclajes como elementos de soporte en las obras de tierra



2. CONCEPTO Y CARACTERISTICAS DE LOS ANCLAJES INYECTADOS

Estos tipos de anclajes son armaduras metlicas, alojadas en taladros perforados, cementadas mediante inyecciones de lechada de cemento.

El elemento estructural es sometido a traccin, generando un esfuerzo de anclaje, el cual es soportado por la resistencia de soporte al corte lateral en la zona de inyeccin en contacto con el terreno.

A travs de la inyeccin se forma un miembro empotrado en el extremo profundo del tirante metlico, colocado dentro del barreno; por lo tanto las fuerzas que actan sobre el anclaje inyectado, no se transmiten a toda la zona del terreno, sino solamente en el tramo del terreno de la zona inyectada.

Adicionalmente a los anclajes inyectados se emplean tambin los pernos puntales, los cuales tienen un dispositivo para empotrar el sistema de anclajes en el fondo del barreno.

Este tipo de pernos se anclan debido a la apertura que se produce en dos valvas metlicas ranuradas al apretar el perno.

Igualmente en la prctica es comn emplear los pernos de anclaje repartidos (anclajes pasivos), en el cual el empotramiento a la roca se efecta en toda la longitud del barreno con lechada de cemento o resina. En este caso, la resina y el elemento endurecedor, se colocan en capsulas en el fondo del barreno. Al colocar la varilla metlica y rotarla se rompen las capsulas, mezclndose sus componentes.

En las resinas rpidas en fraguado demora medos de un minuto y en las lentas entre 3 y 4 minutos.

Tambin se cementan los pernos mediante el denominado tipo PERFO, el cual consiste en colocar el mortero en un cuerpo cilndrico perforado (constituido por dos chapas) que se incorporan en el interior del barreno.

Posteriormente se introduce el perno que comprime el mortero, el cual es obligado a salir por los agujeros de las chapas rellenando as todo el volumen del barreno.

Tambin cabe mencionar que entre 1977 y 1980 se desarrollo el sistema SWELLEX, a travs de un programa de investigacin llevado a cabo por la empresa ATLAS COPCO en suecia, el cual consiste en bulones de acero tubular de anclaje metlico repartido que han sido doblados longitudinalmente para reducir su dimetro, al cual se le incorpora una bomba de inyeccin de agua de alta presin.

Una vez colocado el blon en el taladro se bombea agua a alta presin (30 Mpa)

En su interior a travs del orificio de inyeccin del casquillo inferior. Como resultado del proceso de bombeo, el blon SWELLEX se comprime contra las paredes del barreno adaptndose a la vez a las irregularidades del terreno.



En estas condiciones una vez expandido el blon, se produce una presin de contacto entre del blon y las paredes el barreno, en la cual actan dos tipos de fuerzas, una radial perpendicular a su eje en toda su longitud, y otra friccionante que depender principalmente de la estructura de la roca.

Por otra parte el los tirantes de anclaje se utilizan como miembros de traccin barras de acero de alta resistencia. Las barras tienen generalmente un fileteado exterior que aumenta la adherencia en la zona de anclaje y permite por otra parte la unin por medio de manguitos especiales.

El bloqueo de la barra sobre la placa de apoyo, se hace por medio de una tuerca. Con mayor frecuencia se utilizan los tirantes constituidos por un cierto nmero de cables unidos formando un haz. El anclaje se hace generalmente mediante enclavamientos cnicos, como se podr observar mas adelante.

Para los tirantes en rocas se pueden alcanzar perfectamente unidades que sobrepasan los 3 000 00 kN. Para tirantes anclados en terrenos aluviones las tensiones son mas bajas y actualmente se limitan a 1 000 00 kN o 1 500 00 kN.

Los tirantes se componen de tres partes:

La zona de anclaje propiamente dicha; una zona libre en la que el tirante puede alargarse bajo el efecto de la traccin. En esta zona el tirante se encuentra generalmente encerrado en una vaina que impide el contacto con el terreno

La cabeza de anclaje que transmite el esfuerzo a la estructura o pantalla

A. LA ZONA DE ALNCLAJE es la parte solidaria al terreno, y es la encargada de transferir los esfuerzos al terreno.

B. LA ZONA LIBRE es parte en la cual la armadura metlica se encuentra separada o independizada del terreno que la rodea, lo que permite deformarse en plena libertad al ponerse en tensin

C. LA CABEZA; corresponde a la zona de unin de la armadura a la placa de apoyo.



El anclaje de los tirantes se coloca mediante inyecciones de cemento. El tirante tiene uno o dos tubos que permiten la inyeccin del cemento y la salida del aire. Este ultimo tubo sirve para indicar que el barreno ha sido totalmente inyectado y por ende la zona de anclaje.

Para repartir el esfuerzo ejercido por el tirante sobre la estructura a estabilizar se utiliza una placa de hormign armado o metlica.

Los anclajes pueden dividirse segn su aplicacin en funcin del tiempo de servicio, distinguindose los siguientes tipos:



A. ANCLAJES PROVISIONALES. Tienen carcter de medio auxiliar y proporcionan las condiciones de estabilidad a la estructura durante el tiempo necesario para disponer otros elementos de resistencia que lo sustituyan. Su vida til no debe exceder los 18 meses.

B. ANCLAJES PERMANENTES. Se instalan con carcter de accin definitiva. Se dimensionan con mayores coeficientes de seguridad y han de estar proyectados y ejecutados para hacer frente a los efectos de la corrosin. Dichos anclajes estn diseados para una vida til de accin mayor a 18 meses.

En este tipo de anclajes es importante disponer de la aplicacin de un sistema anticorrosivo que garantice la proteccin del acero por varias dcadas. El anticorrosivo debe ser reisitente a los agentes qumicos, elementos bacteriolgicos, cidos orgnicos, y nos niveles de agresividad del terreno.

Adicionalmente la armadura debe ser capaz de transmitir de forma duradera y continua los esfuerzos del anclaje sin sufrir deterioro alguno.

En definitiva se requiere de una filosofa de diseo orientada a poder asegurar una proteccin completa del tirante y de la lechada del cemento.

En funcin a sus formas de trabajar se pueden clasificar en:

C. ANCLAJES PASIVOS. No se pretensa la armadura despus de su instalacin. El anclaje entra en traccin al producirse la deformacin de la masa de suelo o roca.

D. ANCLAJES ACTIVOS. Una vez instalado se pretensa la armadura hasta alcanzar la carga admisible, comprimiendo el terreno comprendido entre la zona de anclaje y la placa de apoyo de la cabeza.

E. ANCLAJES MIXTOS. La estructura metlica se presenta con una carga menor a la admisible, quedando una fraccin de su capacidad resistente en reserva para hacer frente a posibles movimientos aleatorios del terreno.

La tabla 1.1 muestra segn PFISTER ET AL, las caractersticas mecnicas de las barras, cordones y alambres utilizados como elementos de soporte, la cual es de gran utilidad para determinar la carga de diseo, as como la separacin entre anclajes.



2.1 PARTES DEL ANCLAJE

Como lo menciona AYALA ET AL, existen diferentes maneras de constituir la zona de anclaje, en la que la armadura queda fijada al terreno.

ZONA DE ANCLAJE

ZONA LIBRE

CABEZA Y PLACA DE APOYO

ZONA DE ANCLAJE. El dispositivo mecnico mas elemental y de mas fcil instalacin es el casquillo expansivo (figura 1.12 a), dado su carcter puntual, esta concebido para anclar en roca sana o estabilizar bloques y cuas de rocas que se han desarrollado por la interseccin de unos pocos planos de debilidad. Se utiliza generalmente el bulones de poca capacidad resistente (menos de 200 kN por blon)



Con el tiempo hay la tendencia de que el cono de expansin se deslice perdiendo efectividad progresivamente debido probablemente, como resultado del efecto de las vibraciones por voladuras. En muchos casos para evitar esta desventaja, el barreno es inyectado con lechada de cemento.



La lechada se inyecta por la boca del barreno y el tubo de regreso llega hasta el final del mismo. La inyeccin termina despus de la salida del aire y de la emisin de lechada por el tubo de regreso (figura 1.12b). De esta forma el anclaje acta en forma permanente, evitndose a la vez los efectos de corrosin. Los bulones de expansin se utilizan con xito en el campo de la minera debido a las siguientes ventajas

Recuperabilidad

Mecanizacin

Seguridad

Recuperabilidad. Al aflojar la tuerca que sujeta la placa, el perno pierde la tensin, y si no existen deformaciones excesivas el perno puede recuperarse con facilidad.

Mecanizacin. El perno de expansin puede mecanizarse con bastante facilidad con las modernas unidades de perforacin tipo JUMBO para bulonaje.

Seguridad. Las conchas de expansin poseen una mayor superficie de anclaje. Los bulones de expansin no pueden ser empleados en rocas friables, y la carga que admiten, es por lo general, inferior a la del acero y la barra.

Este obstculo ha sido superado mediante la utilizacin de anclaje repartido, donde la zona de anclaje se obtiene a todo lo largo de la superficie lateral del perno mediante el fraguado de un mortero que ocupa el espacio anular libre entre el perno y las paredes del barreno (figura 1.13).

Adicionalmente tiene la ventaja en relacin con los bulones de expansin, que pueden emplearse con xito en rocas fracturadas, adems de su simplicidad, economa y estabilidad en el tiempo como anclaje permanente.

Una forma de eliminar el sistema de inyeccin o lechada de cemento, es aplicando el mtodo PERFO, sin lugar a dudas ms verstil pero a la vez ms costoso.



Para colocar el mortero se utilizan dos semicilindros de chapa perforada (figura 1.14a), que una vez llenos de mortero se introducen en el barreno, posteriormente se inserta la barra de acero, desplazando lateralmente el mortero, el cual penetra en el espacio anular, adaptndose perfectamente a todas las irregularidades, garantizando al mismo tiempo una buena adherencia de todos los barrenos. Los anclajes tipo PERFO se construyen en longitudes d hasta 12 m y para capacidades de carga entre 120 y 200 kN.

HOEK y BROWN recomiendan los siguientes dimetros para el sistema PERFO.



Desde luego, si nicamente en la parte externa del barreno se coloca el mortero con el tubo perforado, quedara una longitud libre, lo que permite en este caso poder tensar el tirante (figura 1.14b).

La inyeccin se lleva a cabo de tuberas de PVC, y es frecuente inyectar a presin, alcanzndose valores de hasta 3 Mpa. En este caso en necesario separar la zona de anclaje de la zona libre y evitar que esta se cemente con la lechada.

Puede ser ventajoso emplear aditivos que aceleren el fraguado y disminuyan la retraccin.

En el Casio de bulones de roca es frecuente la utilizacin de resina, para la formacin de la zona de anclaje. La adherencia resina roca es dos o tres veces la de la lechada de cemento siempre que se utilice en un medio seco.

Se llama bulbo de anclaje al material8 cemento, resina o mortero) que recubre la armadura y que solidariza con el terreno que la rodea.

Es importante lograr una buena materializacin del bulbo de anclaje, operacin ms delicada cuando se trata de terrenos sueltos y fracturados.

La versin mas simple es el tirante tipo mono barra o mono (figura 1.6), en el cual la barra es directamente empotrada en el bulbo.

Debido a las dificultades de garantizar una buena proteccin a la corrosin de la armadura metlica, tienen su aplicacin en la mayora de los casos en contenciones temporales.

A la vez es importante destacar que en la zona de anclaje el mortero o lechada de cemento es de gran utilidad para preservar la armadura metlica frente a la accin corrosiva, protegindola mediante una pelcula pasiva formada por hidrxidos ferrosos [Fe (OH)], que se caracteriza por ser latamente insoluble en soluciones con un PH alcalino, siendo adems la responsable de garantizar la seguridad en ambientes agresivos cuando el acero esta embebido en el concreto.

La resistencia en la zona de anclaje viene determinada, en primer lugar, por la adherencia entre lechada y acero, y en segundo lugar, por la adherencia entre el bulbo de anclaje y el terreno que lo rodea, que es generalmente lo que determina la resistencia.

Es difcil determinar a priori la resistencia de la zona de anclaje, especialmente en anclajes inyectados. En la tabla anexa recomendad por MZAS LABAD, se recogen con carcter orientativo algunos valores de la resistencia media al deslizamiento de bulbos inyectados, en distintos tipos de terreno.



ZONA LIBRE. La zona libre, cuando el terreno de la perforacin puede separarse, queda independizado del mismo mediante camisas de PVC o metlicas. En cualquier caso puede protegerse la corrosin mediante rellenos de productos protectores. Por razones constructivas la zona libre debe tener una longitud mnima de 6 m, con objeto de controlar adecuadamente la puesta en tensin y minorizar la influencia de los movimientos de la cabeza.

CABEZA Y PLACA DE APOYO. El sistema de abroche de la armadura a la placa de apoyo, puede estar constituido por tuercas en el caso de barras roscadas o bien remachados o conos macho hembra para alambres y cordones.

El abroche puede ser comn al conjunto de la armadura o independiente para uno o varios elementos.

La placa de apoyo suele situarse sobre un bloque de hormign armado, que transmite los esfuerzos a la superficie del terreno.


IV. CALZADURAS ATIRANTADAS: PROCESO DE INSTALACIN


SECUENCIA CONSTRUCTIVA DE LA CALZADURA


SOSTENIMIENTO DE LAS PAREDES LATERALES DE LA EXCAVACION PROFUNDA MEDIANTE EL SISTEMA DE CALZADURAS



SECUENCIA DE LOS PAOS ALTERNADOS DE LA CALZADURA



APUNTALAMIENTO EN LAS CALZADURAS


EFECTOS CAUSADOS POR LAS EXCAVACIONES SOBRE LAS ESTRUCTURAS ADYACENTES
Antes de iniciarse la excavacin en el suelo las presiones laterales y el esfuerzo cortante debido a las fuerzas gravitacionales se encontraban en equilibrio en donde el esfuerzo cortante es menor que la resistencia mxima del suelo. Al realizarse el corte la excavacin causo una disipacin de esfuerzos concentrados en el suelo y una expansin en el suelo adyacente, lo que produjo el asentamiento y formacin de las grietas de tensin que a su vez generaron cuas de deslizamiento activadas por efecto de la sobrecarga esttica o dinmica. La deformacin horizontal del terreno por debajo del nivel de cimentacin establecen que la pared lateral de la excavacin se deforma de manera importante en su parte superior movindose casi paralelamente hacia el centro de la excavacin, observndose que en el fondo disminuye. Con las mediciones de las deformaciones durante las excavaciones se ha encontrado un imperceptible levantamiento en el fondo de la excavacin hacia el interior de la misma, encontrndose que unas de sus paredes sufre deformaciones por esfuerzo cortante como consecuencia de la relacin que existe entre la longitud y el espesor de la zona de trabajo as como las propiedades elastoplasticas del suelo siendo secundarias y mnimas las deformaciones por flexin Durante la excavacin es importante que el responsable de la obra observe, analice e interprete cualquier seal que pueda producir la excavacin con la finalidad de evitar cualquier falla que pudiese presentarse durante la etapa de la construccin de las calzaduras es necesario evaluar los movimientos, grietas que anteceden al desplome del suelo.


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Se observa la pared lateral adyacente a las viviendas que levant la empresa constructora, que solo la une a las viviendas por intermedio de un dintel colocado en el ingreso lateral de una de ellas, la calzadura fue colocada debajo de la cimentacin de la pared.
COLAPSO DE CALZADURA TIPO PANTALLA

CIERRE DE LA VIA
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EMPUJES HIDROSTATICOS
En la zona del derrumbe se observo las tuberas de desague con filtraciones de agua que fluyen hacia la zona de menor presin del suelo, la presin del agua en el rea de vacos del suelo soportar la carga empujando la estructura de la calzadura que no fue considerada en el diseo de la calzadura, por lo que la presin del agua en el suelo responde a la incapacidad del agua para tomar esfuerzos cortantes, perdiendo el suelo su capacidad de carga. Por las caractersticas del suelo, se hubiera realizado un estudio de suelos en la cual de habra detectado las filtraciones y adems de las caractersticas que predominan en este, pudindose haber drenado y estabilizarlo antes de proceder a la excavacin.


Los efectos que repercutieron en las estructuras adyacentes a la obra tanto en la estabilidad como en los asentamientos, adquiere fundamental importancia por lo que en lo sucesivo se deber tener mayor cuidado en el diseo y la construccin de calzaduras para alturas menores a 6M de profundidad debindose instalar soportes adecuados segn las condiciones del suelo para evitar los derrumbes o movimientos del terreno que afecten las construcciones vecinas En conclusin la capacidad prevista del sistema de contencin construida fue insuficiente para resistir los empujes generados por los materiales predominantes.DETECCION DE LA TUBERIA DE DESAGUEDESPRENDIMIENTO DE CIMENTACION PRODUCIDO POR LA CAIDA



LA CALZADURA Y LA HUMEDAD EXISTENTE EN LA ZONA



SECCION TRANSVERSAL DE LA CALZADURA


ANALISIS DE LOS DAOS
De lo analizado el suelo conformado por grava, limo, arena y sus vacos soportan las sobrecargas manteniendo en equilibrio las presiones laterales, pero al ingresar la presin del agua haca los vacos impiden al agua tomar esfuerzos cortantes producindose un cambio en su resistencia y volumen, al incorporarse el agua en el suelo se producen empujes hidrostticos que puede agravar la inestabilidad de cualquier tipo de suelo. La falla se produce cuando la resistencia del esfuerzo cortante del suelo adyacente vence a la resistencia del esfuerzo cortante del suelo- agua, reflejndose en el estado de esfuerzos de la zona cargada su capacidad de carga. La presencia del agua anula la cohesin aumentando los empujes y afectando la estabilidad del suelo. La excavacin caus una disipacin de esfuerzos concentrados en el terreno y una correspondiente expansin en el suelo adyacente, lo que produjo el asentamiento y la formacin de grietas de tensin que generaron las cuas de deslizamiento activadas por el efecto de la sobrecarga esttica y dinmica en el rea de excavacin. Antes de realizarse la excavacin el suelo se encontraba en equilibrio debido a la s presiones laterales en cada lado iguales entre s adems de un esfuerzo cortante de las fuerzas gravitacionales en su base, el suelo ser estable si el esfuerzo cortante es menor que la resistencia mxima del material constituyente. Al realizarse el corte vertical uno de los lados causar la redistribucin de los esfuerzos en el suelo, para poder lograr mantener el equilibrio el esfuerzo cortante deber aumentar hasta neutralizarlo.


ANALISIS COMPARATIVO ENTRE LAS TECNICAS DE LA CALZADURA VS. PANTALLAS ANCLADAS
El suelo fluvial de Lima tiene una cobertura o estrato superficial generalmente conformado por un suelo limo arcilloso de espesor variable, as en el Cercado de Lima, La Victoria, Pueblo Libre, Lince, San Borja, San Isidro, Miraflores y parte de Surco, esta cobertura vara entre 0.30m a 1.50m de espesor, en San Miguel, Barranco, Chorrillos, La Perla, Bellavista, Callao oscila entre 1.50m y 15.0m de espesor, en el Callao la cobertura descrita se complica con la presencia de zonas turbosas y a veces pantanosas por lo que este suelo puede considerarse errtico. El suelo fluvial de Lima tiene un espesor de ms de 400m y es una mezcla de bolones, cantos rodados, gravas, arenas y algo de finos los suficientes suelos finos como para crear una cohesin aparente o resistencia debido a la succin o presin negativa del agua contenida en los poros,esta cohesin aparente decrece, si el contenido de humedad aumenta hasta anularse saturacin, por esta razn se llama aparente a esta cohesin.


VI. CASO GAMARRA:


VI. CASO GAMARRA:
La obra en cuestin no solo careca de licencia de construccin, sino que falsific una ante vista y paciencia de los Inspectores de Obras de la Municipalidad de La Victoria.Aparentemente no contaba con la direccin de un profesional responsable con experiencia de excavaciones, calzaduras y entibamientos. La obra se encontraba slo al mando de un capataz o maestro de obra sin mayores conceptos de prevencin de riegos.La Normatividad vigente que propulsa el actual gobierno incentivando la actividad constructora es contraproducente, pues otorga una serie de prerrogativas a los constructores para aprovechar los silencios positivos administrativos de las municipalidades para aprobar sus proyectos y supervisar sus obras. Sacndole la vuelta a la buena ejecucin de obra.
Puedo afirmar que el sistema de calzaduras empleados en la excavacin para la construccin de nuevas edificaciones es totalmente emprica en la mayora de los casos, que ha provocado numerosas muertes y fallas estructurales en las edificaciones vecinas debido a asentamientos de sus cimentaciones. Es tan emprica que no se toma en cuanta muchas veces la dinmica de los empujes laterales que soportar dicha calzadura. De las tomas fotogrficas a la calzadura colapsada, se puede apreciar que la seccin de la calzadura es la misma desde su base hasta la coronacin.

ltimamente se han detectado fallas y agrietamientos en edificaciones recin construidos. Si la vida til estimada de una edificacin es de aproximadamente 50 aos, el que esta colapse en menos de un ao puede describir como han sido construidos.


CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Durante la etapa de la excavacin se deber considerar un banco de material-suelo cuya profundidad mxima es de 6m as como el apuntalamiento para el mejor sostenimiento de este e ir compensando gradualmente la resistencia del esfuerzo cortante y evitar la liberacin de los esfuerzos horizontales residuales para su no expansin durante el proceso de la construccin. Se ha detectado que el movimiento del fondo hacia arriba esta acompaado por un movimiento perceptible hacia adentro de la excavacin, a medida que esto ocurre el suelo adyacente a la excavacin sufre desplazamientos laterales y asentamientos que por muy pequeos que sean pueden originar graves daos en las estructuras vecinas, siendo recomendable estabilizarlo con la instalacin de las columnas placas en el centro del terreno excavado. La profundidad de la excavacin que se efectu y la naturaleza del terreno en asentamientos y formacin de grietas de tensin que originan cuas de desplazamiento que puedan ser activadas por efecto de sobrecarga esttica dinmica generadas en el rea de excavacin y cuyo casi siempre disipador es el agua infiltrada en el medio poroso. Durante los trabajos de corte de terreno y construccin de las estructuras de sostenimiento temporal se deber evaluar el comportamiento del terreno y del permetro tales como veredas, calles, y estructuras cercanas. El factor tiempo es importante considerando que aumenta el riesgo de derrumbe por posibles alteraciones de los parmetros del suelo al estar sometido a perodos largos de exposicin. En el caso que a la profundidad de la cimentacin se encuentre algn bolsn de arena o limo, deber profundizarse la cimentacin hasta sobrepasarlo y vaciar luego en la altura de la sobre- excavacin efectuada una falsa zapata de concreto ciclpeo. Se deber de reportar cualquier anomala observada tales como rajadura, hundimiento, etc. Para poder tomar a tiempo las medidas correctivas del refuerzo. La presencia de aguas anulara completamente la cohesin, aumentando los empujes y afectando la estabilidad del suelo, es por tanto indispensable eliminar el riego de jardines vecinos o sistemas de aguas o desage con filtraciones.


BIBLIOGRAFA
PAGINAS WEB:
http://www.asocem.org.pe/SCMRoot/Excavaciones%20y%20Calzaduras%20Lima%20%20Pag%20Web%20ASOCEM%20060208.pdf

http://www.invenia.es/oepm:p8900932

http://www.labsuelosuni.edu.pe/descargas/cd01/3_MUROS%20CONTENCION/17_Muros%20Sostenimiento_0.pdf

http://es.wikipedia.org/wiki/Muro_de_contenci%C3%B3n

http://www.uclm.es/area/ing_rural/Trans_const/Muros.PDF

http://www.uclm.es/dep/maplicada/medios/Tipolog%C3%ADa%20de%20estructuras%20de%20hormig%C3%B3n.pdf
REGLAMENTO NACIONAL DE CONSTRUCCIONES E.050 SUELOS Y CIMENTACIONES SENCICO: CIMENTACIONES

calzaduras atirantadas_

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