Universidad Nacional de JaénUNIVERSIDAD NACIONAL DE JAEN ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE DOCENTE: Ing. Juan Horna Cabrejos CURSO : Procesos constructivos TEMA : Diseño de columnas INTEGRANTES: Ticliahuanca Mendoza Marian Gianella Santos Soto Elvia Tatiana Díaz Silva Salia Elma FECHA: 26/11/2011 Ing. JUAN HORNA CABREJOS. / Página 1 Universidad Nacional de Jaén 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 Ing. JUAN HORNA CABREJOS. / Página 2 Universidad Nacional de Jaén 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 Ing. JUAN HORNA CABREJOS. / Página 3 Universidad Nacional de Jaén 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. PROCESO CONSTRUCTIVO DE UNA EDIFICACIÓN UTILIZANDO CALZADURAS Y MUROS PANTALLA CALZADURAS Ing. JUAN HORNA CABREJOS. / Página 4 CON SOTANO Universidad Nacional de Jaén 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. 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 Ing. JUAN HORNA CABREJOS. / Página 5 Universidad Nacional de Jaén 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. 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. Ing. JUAN HORNA CABREJOS. / Página 6 Universidad Nacional de Jaén 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 equipamiento disponible, el tiempo de ejecución y el costo CALZADURA EN CONGLOMERADO COMPACTO Ing. JUAN HORNA CABREJOS. / Página 7 de ejecución y Universidad Nacional de Jaén 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 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. Ing. JUAN HORNA CABREJOS. / Página 8 Universidad Nacional de Jaén 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. RESPONZABILIDAD POR LA CALZADURA 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 para calzaduras menores es decir cuya altura es moderada el seguir las recomendaciones tradicionales era seguro. Para calzaduras altura, al aumentar cuestionamiento sobre los quién riesgos tiene y la el costo, responsabilidad de mayor nace el 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 Ing. JUAN HORNA CABREJOS. / Página 9 Universidad Nacional de Jaén por un diseño y construcción. El contratista podrá, a su juicio, asesorarse o encargar su diseño seño a 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. PRECAUCIONES EN LA CALZADURA PROFUNDA 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 de la calzadura: 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 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 verticalesen cada uno de los evaluadas en función puntos de excavación deberán ser a las características del suelo, su contenido de humedad y la cercanía de cimentaciones existentes. Ing. JUAN HORNA CABREJOS. / Página 10 Universidad Nacional de Jaén Conocimiento del Suelo. 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. Planificación. 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. Apuntalamiento. 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 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. Ing. JUAN HORNA CABREJOS. / Página 11 Universidad Nacional de Jaén Monitoreo. El proceso de excavación y permanentemente para detectar: mediante control calzadura requiere Desplazamientos, de un monitor asentamientos – 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. Vibraciones. 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. Según el Reglamento Nacional de Construcciones respecto a calzaduras, dice: VII-III-4.2 Calzaduras 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 Ing. JUAN HORNA CABREJOS. / Página 12 Universidad Nacional de Jaén 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 Preparación del sitio para calzaduras 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. 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. Ing. JUAN HORNA CABREJOS. / Página 13 Universidad Nacional de Jaén VII-III-4.26 Procedimientos q ue regirán las calzaduras 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. 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. Ing. JUAN HORNA CABREJOS. / Página 14 Universidad Nacional de Jaén 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. 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. Ing. JUAN HORNA CABREJOS. / Página 15 Universidad Nacional de Jaén II-III-4.27 Rellenos 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 Material 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 caso que no haya material de relleno de excavación que cumpla con las condiciones indicadas. VII-1II-4.29 Preparación del sitio 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. Ing. JUAN HORNA CABREJOS. / Página 16 Universidad Nacional de Jaén 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 Procedimientos que regirán el relleno 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. PROCESO CONSTRUCTIVO DE CALZADURAS 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. Ing. JUAN HORNA CABREJOS. / Página 17 Universidad Nacional de Jaén 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 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 Ing. JUAN HORNA CABREJOS. / Página 18 Universidad Nacional de Jaén 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 Cisterna de agua Poza séptica Ing. JUAN HORNA CABREJOS. / Página 19 Universidad Nacional de Jaén 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 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. Ing. JUAN HORNA CABREJOS. / Página 20 Universidad Nacional de Jaén 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. Ing. JUAN HORNA CABREJOS. / Página 21 Universidad Nacional de Jaén 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. EL PROYECTO Y EJECUCIÓN DE MUROS PANTALLA 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. Ing. JUAN HORNA CABREJOS. / Página 22 Universidad Nacional de Jaén 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. 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 Ing. JUAN HORNA CABREJOS. / Página 23 Universidad Nacional de Jaén 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. 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. Ing. JUAN HORNA CABREJOS. / Página 24 Universidad Nacional de Jaén EJECUCIÓN DEL MURO – PANTALLA La ejecución de nuestras pantallas hormigonadas “insitu” consta de las siguientes fases de trabajo: Excavación del recinto 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 dependiendo de con una anchura y profundidad variables las dimensiones de la cuchara de la maquinaria. Cabe recalcar que se debe dejar el espacio necesario para el libre tráfico de éstas y del personal. Perforación de conductos para el anclaje 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 2 conductos es necesario llegar a valores que oscilaron entre 25 y 30 kg/cm . Ing. JUAN HORNA CABREJOS. / Página 25 Universidad Nacional de Jaén Colocación de armaduras 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. Encofrado del muro – pantalla 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. Hormigonado 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 Ing. JUAN HORNA CABREJOS. / Página 26 Universidad Nacional de Jaén 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” 2 utilizándose resistencias del concreto iguales o superiores a los 350 kg/cm . Tensado de cables 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. 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 Ing. JUAN HORNA CABREJOS. / Página 27 Universidad Nacional de Jaén fundación, y a medida se levanta la estructura que es capaz de resistir los empujes del terreno se van “soltando” los anclajes previamente tensionados. EFECTOS CAUSADOS POR LAS EXCAVACIONES SOBRE LAS ESTRUCTURAS ADYACENTES 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 excavación en los casos estudiados, estos pueden haberse debido a una programación eventos inadecuadas sísmicos ocurridos del proceso y forma de la excavación, a durante las diferentes etapas construcción, falta de soporte en algunas etapas constructivas, en varios casos se ha de la etc. Así 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. Ing. JUAN HORNA CABREJOS. / Página 28 Universidad Nacional de Jaén EXCAVACION DE SÓTANOS CON EL USO DE MUROS ANCLADOS. 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", 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 conforme se puede observar en la expresión abajo: Ing. JUAN HORNA CABREJOS. / Página 29 efecto de la cohesión, Universidad Nacional de Jaén c=¿ 4c N γ √ f H¿ Donde: Hc C = Altura crítica = Cohesión del suelo y = Peso específico natural del suelo 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 Ing. JUAN HORNA CABREJOS. / Página 30 Universidad Nacional de Jaén 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 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 capaz de operación absorber de esfuerzos los anclajes como elemento 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 Ing. JUAN HORNA CABREJOS. / Página 31 Universidad Nacional de Jaén 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 excavación, donde se ejecuta la excavación desea surgen los ejecutar esfuerzos una 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 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. Ing. JUAN HORNA CABREJOS. / Página 32 Universidad Nacional de Jaén 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 SECUENCIA DE EJECUCIÓN DE LOS MUROS ANCLADOS. 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. Ing. JUAN HORNA CABREJOS. / Página 33 Universidad Nacional de Jaén Ing. JUAN HORNA CABREJOS. / Página 34