ENTIBADOS

CIMENTACIONES 1

ENTIBADOS

2015

UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR.

FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA.

ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL.

DEPARTAMENTO DE GEOTECNIA.

MATERIA: CIMENTACIONES.

DOCETE: ING. LESLY E. MENDOZA

ESTUDIANTES:

JUAREZ COLOCHO, RUDDY GEOVANNY. JC11001

MERCADO LANDAVERDE, ANDRES MIGUEL. ML10028

PALACIONS MARTINES, LUIS ALEJANDRO. PM09026

VARGAS PORTILLO, HECTOR LEONEL. VP09008

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Contenido

INTRODUCCION. ............................................................................................................................ 4

OBJETIVOS ..................................................................................................................................... 5

OBJETIVO GENERAL: ................................................................................................................... 5

OBJETIVOS ESPECFICOS: ............................................................................................................ 5

1. DEFINICION. ........................................................................................................................... 6

1.1 Elementos que comprenden el Sistema de Entibados ........................................................... 7

2. NECESIDAD DE USO ................................................................................................................ 8

2.1 Sistemas de soporte en la entibacin.................................................................................... 9

3. TIPOLOGA DE SISTEMA DE ENTIBADOS. ............................................................................... 11

3.1 Entibados de madera:......................................................................................................... 11

3.1.1 Clasificacin de entibados de madera. ......................................................................... 12

3.1.2 Entibados semi - continuos. ......................................................................................... 12

3.1.3 Entibados continuos. ................................................................................................... 13

3.2 Entibaciones Metlicas ....................................................................................................... 14

3.2.1 Clasificacin de entibados metlicos. ........................................................................... 15

3.2.2 Sistema de cajn. ......................................................................................................... 15

3.2.3 Sistema con gua deslizante ......................................................................................... 16

3.3 Micropilotes con puntales .................................................................................................. 18

3.4 Entibacin con cajones de blindaje ..................................................................................... 21

4. TIPOS DE FALLA EN LAS EXCAVACIONES ............................................................................... 23

4.1 Falla en suelos arenosos. .................................................................................................... 23

4.2 Falla en suelos arcillosos. .................................................................................................... 27

4.3 Falla de fondo de cortes en arcilla. ..................................................................................... 28

5. PRESIONES LATERALES EN ENTIBADOS ................................................................................. 30

5.1 Envolvente en suelo friccionante. ....................................................................................... 32

5.2 Envolventes en suelos cohesivos. ....................................................................................... 34

5.3 Parmetros del suelo para cortes en suelo estratificado. .................................................... 36

6. PROCESO DE DISEO DE ENTIBADOS. ................................................................................... 39

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6.1 CONDICIONES GENERALES. ................................................................................................. 39

6.1.1 Condiciones del material. ............................................................................................ 39

6.1.2 Profundidades crticas en excavaciones. ................................................................ 40

6.1.3 Seleccin de las envolventes de presiones laterales. .................................................... 42

6.2 PROCESO DE DISEO. ......................................................................................................... 42

7. DISEO DE ENTIBADO .......................................................................................................... 48

7.1 CARGA EN LOS PUNTALES................................................................................................... 49

7.2 DISEO DE TABLONES ........................................................................................................ 52

7.2.1 Revisin por flexin ..................................................................................................... 53

7.2.2 Revisin por cortante .................................................................................................. 53

7.3 DISEO DE LARGUEROS ...................................................................................................... 54

7.3.1 Revisin por flexin ..................................................................................................... 55

7.3.2 Revisin por cortante .................................................................................................. 55

7.4 DISEO DE PUNTALES ........................................................................................................ 56

7.4.1 Modo de falla .............................................................................................................. 56

7.4.2 Capacidad admisible .................................................................................................... 56

7.5 RESUMEN DE DISEO ......................................................................................................... 58

8. SEGURIDAD EN LAS EXCAVACIONES ..................................................................................... 59

8.1 Normas de seguridad de los Estados Unidos ....................................................................... 61

8.2 Diseo o revisin de la entibacin ...................................................................................... 62

CONCLUSION ............................................................................................................................... 63

BIBLIOGRAFIA .............................................................................................................................. 64

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INTRODUCCION.

Durante las obras civiles se necesitan hacer excavaciones que muchas veces sobrepasan la

estatura de los trabajadores, esto pone en riesgo la vida de ellos debido a un posible colapso de

las paredes de la excavacin, tambin es importante tener en cuenta la presencia de estructuras

aledaas a la excavacin; para garantizar la estabilidad de los suelos excavados se requiere de

estructura de retencin provisional las cuales mantienen la presin de confinamiento del suelo,

adems de evitar deformaciones y deslizamientos que pueden ocurrir durante el periodo de

trabajo.

La importancia de las entibaciones en los procesos constructivos radica en evitar la prdida

material y de vidas humanas. Una vez colocada estas estructuras debe cumplir tanto criterios

geotcnicos como criterios de resistencia de materiales por lo tanto se debe establecer un diseo

que cumpla con ambos requisitos.

A continuacin se presentan los conceptos necesarios para poder dimensionar estas estructuras

definiendo la tipologas de entibacin existente en el mercado de la construccin, cada uno

adecuado a los diferentes comportamientos de suelo, adems se explica las envolventes de

presin que ayudan a comprender el comportamiento del suelo; tambin se explica los estudios

mnimos de suelo requeridos para poder establecer un diseo que garantice la estabilidad de este.

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OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL:

Desarrollar un anlisis y diseo de elementos de proteccin en excavaciones, partiendo de la

importancia que tienen estos dentro de la industria de la construccin, adems de definir cada una

de sus partes y lineamientos que se deben seguir para dimensionarlos.

OBJETIVOS ESPECFICOS:

Definir que es un entibado, los elementos por los que est compuesto y la importancia de

ellos en la industria de la construccin.

Definir un modelo matemtico que describa la falla puede presentar el suelo al momento

de ser excavado.

Disear un sistema de entibados que soporte las condiciones de carga y comportamiento,

definiendo cada uno de los elementos y proponiendo secciones adecuadas para garantizar

la seguridad en la excavacion.

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1. DEFINICION.

El reglamento tcnico del diseo para el entibado de zanjas de Bolivia en su edicin del 2007 lo

define entibiado: como el conjunto de medios mecnicos o fsicos utilizados de forma transitoria

para impedir que una zanja excavada se desmorone debido al empuje de tierras. Se debe entender

que el entibado es una actividad previa y no una finalidad. Sirve para lograr un objetivo de

construccin (colector, galera o fundacin) por lo cual a la conclusin de la obra es retirada en su

totalidad.

Consiste en la contencin lateral de las paredes del suelo de crcavas, pozos y zanjas, a travs de

planchas metlicas o de madera, clavadas perpendicularmente al suelo y trabadas entre s con el

uso de puntales y largueros, tambin metlicos o de madera los cuales se muestran en la figura 1,

esto se debe a la posibilidad de alteracin de la estabilidad de estructuras adyacentes en el rea

de excavacin, o con el objetivo de evitar el desmoronamiento de suelos no cohesivos o poco

consistentes, por la accin del peso propio del suelo y de las cargas eventuales a lo largo del rea

en zanjas de mayores profundidades.

Figura 1: entibado de zanja, con sus componentes

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1.1 Elementos que comprenden el Sistema de Entibados Puntales

Son elementos estructurales colocados al interior de una excavacin, en posicin horizontal entre

las dos paredes y perpendiculares a ellas, los cuales se utilizan como soporte lateral en los

entibados y tablestacados. Trabajan a compresin y pandeo manteniendo la estabilidad de la

excavacin, de entibados y tablestacas ante el empuje horizontal del terreno que est siendo

contenido. Pueden ser de madera o de acero. Su falla puede ser ocasionada por compresin,

pandeo o corte.

Largueros

Son elementos estructurales en madera o acero. Se disponen en posicin horizontal y en contacto

longitudinal con la pared de la excavacin o del entibado. Trabajan a flexin.

Parales o tablones:

Madero que se aplica oblicuo a una pared y sirve para asegurar el puente de un andamio.

Tableros

Son elementos de madera conectados en forma de cuadrcula en la que los largueros se reparten a lo largo de la

altura de la excavacin. No garantizan estanqueidad en las paredes de la zanja y se construyen

fuera o dentro de la excavacin.

Cortinas de Pilotes

Conjunto de pilotes de madera o metal que forman una proteccin del talud continua o semi-

continua a travs de su resistencia a la flexin y al corte. Los pilotes de madera se instalan antes

de efectuar la excavacin por medio de procesos de hincado.

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Tablestacas

Son elementos laminares flexibles, normalmente en acero, conectables entre si por sistemas de

machihembrado o de rtula. Se instalan antes de efectuar la excavacin por medio de procesos de

hincado o vibracin y trabajan a flexin.

Tablestacados Acodalados

Sistema de soporte lateral de excavaciones, generalmente temporal y algunas veces permanente,

en el que tablestacas adyacentes a las paredes son soportadas por largueros y puntales.

2. NECESIDAD DE USO

Tratndose de una actividad previa, el entibado puede ser omitido dentro de ciertos criterios

lgicos, siempre y cuando se pueda anular el empuje de tierras, por cualquier otro procedimiento

o considerar durante el tiempo que dure la zanja abierta, la tierra no se deslice. Sin embargo en

este ltimo caso hay que tomar en cuenta el factor psicolgico ya que sin la proteccin de un

entibado, el fondo de una zanja produce una sensacin de inseguridad y temor que influye en el

rendimiento de los obreros.

Otros factores que influyen en la determinacin de usar un entibado es la presencia de

fundaciones prximas de edificios, pavimentos de calles, cimientos de muros y otro tipo de

estructuras (ver figura 2).

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Figura 2: algunos factores que influyen en la determinacin de uso de entibados.

Se recomienda por tanto una cuidadosa observacin previa de lo siguiente:

a) Las condiciones del suelo.

b) La proximidad de edificios, instalaciones, carreteras de mucho trfico y cualquier otra

fuente de vibraciones que puedan ocasionar un derrumbe.

c) Si el suelo ha sido alterado de alguna forma.

d) La proximidad de arroyos, alcantarillas antiguas, cables subterrneos, etc.

e) La presencia de sobrecargas eventuales tales como maquinaria y equipo o la provocada

por el acopio de la misma tierra, producto de la excavacin, puede ser determinante para

que sea previsto un entibado

2.1 Sistemas de soporte en la entibacin En las excavaciones de muy poca profundidad no se emplean codales o puntales, sino que

tablestacado, pilotes o vigas verticales o los muros construidos in situ se usan como elementos

estructurales en voladizo. En excavaciones de ms de 3 m de profundidad se emplea algn sistema

de soporte, figura 3.

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En excavaciones estrechas como las zanjas y en excavaciones para pequeos edificios, el soporte

puede consistir en columnas horizontales o codales, figuras 3b, 3c, 3a, 3b. Si la excavacin es

ancha el sistema de soporte se arriostra horizontal y verticalmente, con objeto de reducir la

esbeltez (1/r) del puntal y para reducir el pandeo del mismo, si el equipo con el que se realiza la

excavacin lo golpeara. Algunas veces a los codales y soportes verticales se les unen miembros

diagonales en el plano vertical para formar verdaderas armaduras. De esta manera los puntales

superiores se pueden usar para soportar los equipos de construccin y el fondo de la excavacin

queda libre de obstrucciones.

Cuando el ancho de la excavacin es varias veces mayor que la profundidad, el sistema de codales

que cruza el rea de excavacin obstruye el lugar; en este caso es necesario usar un sistema de

puntales inclinados, figura 3c. se hace la excavacin hasta la profundidad especificada, solamente

en el rea a excavar, dejando bancos en talud para soportar el tablestacados o los pilotes

verticales, como se indica en lnea de puntos en la figura 9.c. a los puntales inclinados no se les da

generalmente una pendiente de 35o, con el reducir al mnimo la componente hacia arriba de la

reaccin del puntal contra las tablestacas o pilotes verticales.

Figura 3: se muestran distintos sistemas de entibados.

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3. TIPOLOGA DE SISTEMA DE ENTIBADOS.

Un sistema de entibados es una estructura provisional que generalmente se quita cuando se ha

terminado el trabajo, se puede usar diferentes materiales como: acero, concreto armado y

madera.

3.1 Entibados de madera: Son piezas de dimensiones conocidas de 1 pulg x 6 pulg; 1 pulg x 8 pulg; 1 pulg x 10 pulg o en su

caso de 2 pulg x 4 pulg; 3 pulg x 4 pulg.

Las piezas pueden tener los bordes preparados para ensamble hembra y macho. Se usan tambin

como puntales, rollizos de eucalipto en dimetros mnimos de 4 pulg o 6 pulg.

Es el sistema ms antiguo el cual ha sido reemplazada por las entibaciones metlicas pero no por

ello han dejado de cumplir las solicitaciones requeridas.

Ventajas:

Permite diferentes anchos de excavacin.

Su realizacin implica materiales de fcil acceso.

Costo razonable.

Es recomendable para excavaciones poco profundas y de corto tiempo de ejecucin.

Se recomiendan cuando la solicitacin no es tan importante y la excavacin no comprometa

la capa de la napa subterrnea.

Desventajas:

Tiene limitaciones tanto en la altura de excavacin como de la cantidad de soporte la cual

depender exclusivamente de los puntales de soporte y de la madera elegida para dicho

efecto.

Su confeccin es lenta, y poco perecedera.

Es necesario un mantenimiento constante en las placas de soporte y en el clavado.

Mayor uso de mano de obra.

Muy baja vida til.

No es recomendable para suelos con presencia de napas subterrneas.

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Su forma puede dar lugar a elementos sometidos a torsin, hinchamiento, pandeo.

Determina un factor importante de riesgo a la hora de colocacin y retiro de las entibaciones

puesto que son colocadas una vez realizada la excavacin final no otorgando seguridad en el

periodo de realizacin de esta.

3.1.1 Clasificacin de entibados de madera.

Los entibados de madera se clasifican como continuos y semi continuos.

3.1.2 Entibados semi - continuos.

Es el tipo de entibacin en el cual se reviste solamente el 50% de la superficie de la excavacin

lateral. Su resistencia est definida por el tipo de uniones y por la calidad de la madera (ver figura

4)

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Figura 4: esquema de entibado de madera semi continuo, sin escala

Los puntales pueden ser ajustables metlicos o puntales de madera.

3.1.3 Entibados continuos.

Es la entibacin a la cual se reviste el 100% de la superficie en contacto con los lados de la

excavacin (Figura 5). Su geometra es bsica, pudiendo reemplazarse los tablones longitudinales o

con tableros.

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Figura 5: esquema de entibado de madera continuo, sin escala

3.2 Entibaciones Metlicas Es el mtodo ms utilizado y el ms recomendable pues asegura mediante el acero una mayor

estabilidad en la ejecucin de las faenas.

Ventajas:

Permite diferentes anchos para la excavacin.

Permite excavaciones profundas.

Tiene mayor resistencia a los esfuerzos de empujes solicitantes.

Necesita menos mano de obra para su colocacin y retiro.

Permite una mayor rapidez de avance.

El costo es alto en comparacin a las entibaciones de madera pero considerando las garantas

de seguridad que otorga se elige el sistema, siendo el ms utilizado.

Una perdida muy reducida o nula.

Posee un sistema de ajuste del ancho deseado.

El sistema con guas deslizantes puede utilizarse como molde provisorio exterior.

No es necesario otros elementos ms que los utilizados en las excavaciones mismas para su

manipulacin, colocacin y retiro.

Provee un nivel de confianza muy elevado.

Desventajas:

Necesita un grado de capacitacin para la colocacin y extraccin de los mdulos en forma

correcta y segura para cada tipo de sistema.

Tiene un costo elevado.

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3.2.1 Clasificacin de entibados metlicos.

Los entibados de metlicos se clasifican como: sistema de cajn y sistema con guas deslizantes.

3.2.2 Sistema de cajn.

Compuesto por puntales estndar para entibaciones expansibles, paneles laterales que recibirn

las cargas pertinentes, los cuales son de metal reforzado por la cara interior con placas verticales

las cuales soportaran la carga lateral mediante los puntales los cuales van sujetos a las planchas

con pasadores los que se fijan en los rieles que traen incorporados (ver figura 6).

El panel base y el panel extensin se fijan entre s mediante acoples metlicos asegurados con

pasadores.

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Figura 6: esquema de entibado metlico, sistema cajn

3.2.3 Sistema con gua deslizante

Se divide en dos que son los sistemas de doble corredera sistema paralelo.

1) Sistema de doble corredera.

Los paneles se deslizan por un riel doble corredera instalando el panel superior por la parte

externa del riel y el panel inferior por la parte interna (ver figura 7).

Este mtodo no implica gran diferencia en avance en relacin al sistema de cajones pero permite

una mayor velocidad en la ejecucin del relleno y la compactacin pues se pueden retirar los

paneles inferiores, rellenar luego sacar la parte superior de la estructura lo que implica un mayor

grado de seguridad en ese trabajo

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Figura 7: esquema de sistema de entibados metlico de doble corredera.

2) sistema paralelo.

El funcionamiento de este sistema es el mismo que el de Doble Corredera, pero nos permite un

ancho interior mucho mayor y la altura libre para la colocacin de tubos puede llegar a ser de 3 m

o ms.

El sistema Paralelo se puede utilizar, adems, como molde exterior para cajones de concreto in

situ u otras obras similares, colocando una capa de poli estireno expandido de 50 mm adosado a

los paneles.

Este sistema permite mayores luces puesto que se utiliza como puntales vigas perfil H que

dependiendo de sus dimensiones cambian la resistencia final de la entibacin. Las vigas son

inextensibles, por lo mismo, la posicin o dimensin final de la excavacin debe estar presentada

en una sola solucin (figura 8).

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Figura 8: esquema de sistema metlico de entibados paralelo.

3.3 Micropilotes con puntales Los micropilotes con puntales son un sistema poco convencional para hacer la estabilizacin de una zanja debido a los altos costos, es utilizado en ocasiones especiales en que se pueda ver afectada las cimentaciones de una estructura vecina. Este sistema se puede implementar en suelos duros, arenosos y en suelos con bloques de roca. Los micropilotes se utilizan convencionalmente para la estabilizacin de taludes, mejoramiento de las capacidades de carga del suelo, pero para el caso de apuntalamiento, la funcin principal del pilote es soportar las cargas laterales siendo du mayor requerimiento la flexin. Este sistema consta de perforaciones de pequeo dimetro dentro de las cuales se coloca un refuerzo de acero y se inyecta lechada a presin para formar un pilote, su dimetro vara entre 10 cm y 25 cm y longitudes hasta de 12 m. Este sistema tambin consta de vigas cabezales en concreto que unen longitudinalmente los micropilotes y puntales en concreto reforzado que se van fundiendo a medida que la excavacin va bajando su nivel como se muestra en la figura 9

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Figura 9: se muestra el detalle del sistema de entibados de micro pilotes.

Las secciones tpicas de los micropilotes pueden estar reforzadas con barras de acero o tubera

metlica como se muestra en la figura 10.

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Figura10: muestra diferentes seccin tpica de micro pilotes

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3.4 Entibacin con cajones de blindaje

El sistema de cajones de blindaje es una entibacin rpida y segura, se puede descender entibando, al tiempo que la excavacin desciende. Los codales se accionan con suavidad y las planchas y los codales se unen mediante articulaciones con muelles de acero como se muestra en la figura 11. Se presentan tres versiones para diferentes tipos de solicitaciones:

Cajn Ligero Box

Cajn Extra Box

Cajn Estndar Robust Box Datos:

Ancho de zanja: De 1.18 m a 4.50 m.

Profundidad mxima: 4.0 m.

Longitud mxima de la plancha: 5.0 m. Presiones admisibles del terreno: 25.3 KN/m2 76.5 KN/m2

Figura 11a:muestra un los elemento de un entibado de caja blindada

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Figura 11 b: muestra la forma de colocacin de un entibada de caja blindad.

Modo operativo de los cajones de blindaje: Se presiona alternadamente sobre ambas planchas. El

cajn desciende segn se excava.

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Las dimensiones del sistema de entibacin dependen del tipo de suelo, las dimensiones de la

excavacin y de los empujes laterales que el suelo transmitir al sistema. Adems del material

utilizado para disear la estructura.

Un sistema de entibacin es necesario siempre y cuando la profundidad de excavacin sea mayor

que la profundidad crtico de agrietamiento por tensin, por cuestiones de seguridad se debe

entibar tambin si la profundidad de excavacin es superior a la altura del personal que ingresara

a dicha zona.

4. TIPOS DE FALLA EN LAS EXCAVACIONES

4.1 Falla en suelos arenosos.

Cuando la arena se encuentra arriba del nivel fretico. Las fallas han ocurrido casi exclusivamente

por flexin transversal de los puntales, en forma sucesiva y progresiva.

Con frecuencia precede a la flexin transversal la torcedura local de los largueros si se han

reforzado de manera inadecuada para soportar o absorber las cargas concentradas de los

puntales.

Las fallas por flexin de las tabla estacas y los pilotes verticales, son muy raras. Adems, cuando la

arena est por encima del nivel fretico no existe peligro de que se produzca un bufamiento

general del fondo de la excavacin. En unos cuantos casos, las tablas estacas o los pilotes

verticales pueden asentarse excesivamente en arena suelta, como resultado de la prdida de

terreno durante la excavacin.

Las fallas en los sistemas de apuntalamiento de los cortes en arena sobre el N.F. pueden evitarse

proyectando correctamente los diferentes miembros para las presiones de tierra a las que

quedaran expuestos.

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Los cortes que se prolongan abajo del N.F. en arena, de preferencia se desaguan antes de la

excavacin y se apuntalan. Los muros de tabla estaca pueden ser relativamente impermeables en

comparacin con la arena; si el nivel del agua permanece ms alto fuera de la tabla estaca que

adentro de la excavacin, se establece un flujo como el que se muestra en la siguiente figura 12.

Figura 12:

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Las fuerzas de filtracin dentro del corte en el fondo se dirigen hacia arriba y pueden producir

inestabilidad en el suelo que se supone que proporcionara apoyo lateral a la porcin embebida de

las tablestacas o pilotes verticales.

La arena inclusive puede convertirse en arena movediza; bajo estas circunstancias, pueden ocurrir

grandes movimientos hacia adentro de las porciones inferiores de la tabla y puede sufrir un

colapso al sistema de apuntalamiento.

Cabe mencionar si hay un estrato permeable, cubierto por un material menos permeable, est

localizado abajo del nivel de excavacin y no se drena anticipadamente, puede permanecer con un

exceso de presin hidrosttica, y puede causar bufamiento del fondo de la excavacin. Esta

condicin puede conducir a una falla catastrfica, Como se muestra en las figuras 13 a

continuacin.

Figura 13a: mecanismo de falla por bufamiento

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En los cortes tanto para arena seca, como para arena hmeda puede considerarse una envolvente

de presin aparente un rectngulo que en magnitud dicha presin es 0.652(45

2), el

diagrama puede usarse tambin para determinar las cargas en puntales en una arena drenada si el

nivel del agua libre se ha bajado cuando menos al nivel de fondo del corte, el diagrama a usar seria

el que se muestra a continuacin.

Figura 14: muestra la falla en el puntal generada por el bufamiento sobre el entibado

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4.2 Falla en suelos arcillosos.

La falla ms comn en una excavacin sin entibados en arcilla, es el desprendimiento del suelo

lateral. Este se da al llenarse de agua las grietas que se forman en la superficie de las arcillas

debido a los cambios de humedad. El agua genera presin lateral en las paredes de las grietas

empujndolas y desprendindolas (ver figura 15).

Figura 15: muestra la formacin de grietas empujando y desprendiendo el suelo

La profundidad hasta donde estas grietas se extienden en un suelo puramente cohesivo se puede

calcular con la teora de Rankine de la siguiente manera:

=4

Donde:

C = cohesin

= peso volumtrico del suelo.

Las excavaciones dentro de los cortes apuntalados en arcilla generalmente se hacen rpidamente

con respecto a la velocidad con la que la humedad de la arcilla puede ajustarse a las nuevas

condiciones de esfuerzo. Por tanto, prevalecen las condiciones de resistencia no drenada, en la

cual =0, al aumentar la profundidad en el corte, el suelo que esta fuera de los muros se comporta

como una sobrecarga, con respecto a la arcilla que est dentro del recinto y hace que el suelo que

est debajo de la excavacin se levante. El movimiento ocurre aunque el ademe sea relativamente

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rgido y se extiende a una distancia considerable abajo del fondo del corte, a menos que exista una

formacin firme a poca profundidad bajo el nivel de excavacin. Si el corte resulta muy profundo

con respecto a la resistencia de la arcilla, el bufamiento del fondo puede ser incontrolable, los

asentamientos en la superficie del terreno circunvecino excesivos, y el sistema de apuntalamiento

puede sufrir colapso.

En las arcillas, as como en las arenas, las fallas por flexin de los largueros o de tablestaca o de los

pilotes verticales son raras. Si no existe posibilidad de que el fondo no se bufe, el tipo principal de

falla que habr que cuidar es la flexin transversal de los puntales o la cadencia de los largueros

donde ocurren las reacciones de los puntales.

4.3 Falla de fondo de cortes en arcilla.

La resistencia de la arcilla bajo el fondo del corte, a cualquier nivel de la excavacin tiene una

influencia decisiva en el comportamiento del sistema de apuntalamiento y el suelo circunvecino. Si

la resistencia al esfuerzo cortante en condicin no drenada del suelo que est bajo el fondo se

indica con Cb, la facultad del suelo para soportar la sobrecarga H de la arcilla fuera de la

excavacin est dada aproximadamente por la ecuacin de la capacidad de carga. = En

la que Nc vara de 5 a 6, lo que depende de las dimensiones en planta del corte (ver Figura 16). Si

bien, la profundidad de la excavacin es lo suficientemente grande para inducir una falla por falta

de capacidad de carga, = y = / la experiencia ha demostrado que si / es

menor a 6, los movimientos del sistema de apuntalamiento y el bufamiento de la arcilla abajo del

nivel del fondo son pequeos. Pero si / llega a ser 8, los movimientos de los sistemas de

apuntalamiento bien proyectados son intolerablemente grandes, cuando los valores exceden el

valor de 8, es muy probable que se presente un colapso, debido a los grandes movimientos hacia

adentro de la arcilla afuera de la porcin embebida de las tabla estacas o de los pilotes verticales y

al buzamiento incontrolable de la arcilla bajo el nivel de la excavacin. No se deber tratar de

hacer excavaciones abiertas bajo estas condiciones.

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Figura 16: diagrama para determinar el factor de capacidad de carga

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5. PRESIONES LATERALES EN ENTIBADOS

El empuje del suelo es la accin o reaccin que este hace contra una pared o muro que intenta

mantenerlo confinado.

De acuerdo con la teora de presiones laterales y empujes la mayor parte de los muros de

sostenimiento de gravedad y en voladizo son capaces de girar, con relacin a sus bases, lo

suficiente para satisfacer los requisitos de deformacin, necesarios para que se genere el estado e

esfuerzos activos en la cua de falla. La presin total de tierra contra el muro es entonces la

presin activa la cual puede calcularse con la teora de Rankine o de Coulomb asumiendo una

distribucin de presiones lineal.

En contraste los entibados ya sean anclados o no usualmente son miembros que tienen una

rigidez a flexin relativamente pequea, pero que estn apoyados a varias alturas en anclas o

puntales y tambin por el empotramiento que se les da hincndolos en el suelo, abajo del nivel

fretico de la excavacin. Los apoyos imponen restriccin al movimiento de los muros. Por tanto al

progresar la excavacin frente a los entibados o al hacer el relleno detrs de las tablestacas, estos

se deforman y se mueven tomando formas caractersticas que son las indicadas por las lneas de

rayas de la figura 17:

Figura 17: Patrones tpicos de deformacin de muros verticales: a) tablestaca anclada b) ademe

apuntalado y c) ademe anclado.

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Usualmente, las deformaciones cerca de los extremos superiores de los muros son

considerablemente menores que las que corresponden al estado activo de Rankine, mientras que

en los extremos inferiores son mayores. En consecuencia, la magnitud de la presin de tierra

contra los muros difiere algo de la presin activa de tierra, y la distribucin de la presin con la

profundidad puede diferir mucho de distribucin lineal asumida en el estado activo de Rankine

siendo estas en el extremo superior parecida a la presin de tierra en reposo y en el fondo

considerablemente menores que la presin de tierra en el estado activo.

La fuerza total impuesta sobre un muro vertical puede ser evaluada tericamente usando la teora

general de cuas de Terzaghi (1943) donde la superficie de falla se supone que es una espiral

logartmica definida como: = 0() donde es el angulo de friccion interna del suelo. Esto

se puede ver en la figura 18:

figura 18: Cua de falla de Terzaghi

La presin real de tierra contra el respaldo de un apoyo vertical flexible y las cargas en los

miembros de apoyo dependen en grado considerable no solamente de las propiedades del suelo,

sino tambin de la secuencia de las operaciones de construccin. Influye en ellas particularmente

la relacin entre la profundidad a la que se instalan los apoyos y la profundidad de la excavacin,

en ese momento. Por tanto las presiones usadas para el proyecto no pueden determinarse

exclusivamente por medio de la teora, sino que, puesto que influyen en ellas la manera en que el

ENTIBADOS

CIMENTACIONES 32

32

contratista ejecuta el trabajo, deben modificarse por la experiencia y por los resultados de las

observaciones durante la construccin. Se debe tener muy en claro que la distribucin de

presiones en entibados difiere mucho de la distribucin de presiones en muros de retencin.

El objetivo de saber la distribucin de presiones en los cortes o zanjas a entibar es saber las

fuerzas a que estarn sometidos cada uno de los elementos del entibado, como por ejemplo los

puntales. Peck (1969) dice que se ha encontrado, que aun en un mismo corte en el que el trabajo

se ha ejecutado de forma experta, las cargas en los puntales igualmente separados a un nivel dado

varan dentro de un amplio intervalo y, por tanto los diagramas de presiones a lo largo de varios

perfiles verticales difieren entre s. Debido a esto no es posible saber en qu elementos se dar

una mayor presin y empricamente lo que se hace es que cada elemento se disea con la mayor

fuerza que un diagrama de presin genere. Por tanto, Segn Peck, se hace adecuado usar lo que

son envolventes de presiones que encierren en ellos todos los diagramas de presiones obtenidos a

partir de las observaciones. A estas envolventes se les llama envolventes de presin aparente.

As una Envolvente de presin aparente representa una distribucin ficticia de presiones para

estimar las cargas mximas.

5.1 Envolvente en suelo friccionante. Las primeras mediciones en arenas a gran escala se realizaron en el ferrocarril subterrneo de

Berln en 1936 y en el de Nueva York en la misma poca, de estos estudios se obtuvo bsicamente

la idea de que las presiones tenan una distribucin uniforme o tropical. A conclusiones similares

lleg Klenner en 1941 para el caso de arenas, a partir de estudios hechos en Berln y Munich.

A continuacin se presentan algunas envolventes de presin aparente segn diferentes autores

para arenas (ver figura 19):

ENTIBADOS

CIMENTACIONES 33

33

Figura 19 a: Envolvente propuesta por Peck para arena.

Figura 19 b: Envolvente propuesta por Klenner

ENTIBADOS

CIMENTACIONES 34

34

Figura 19c: Envolventes propuestas por Terzaghi y por Tshebotarioff

5.2 Envolventes en suelos cohesivos.

Las primeras medidas en suelos arcillosos fueron realizadas por Bruggen en Rtterdam.

Posteriormente Peck report un conjunto muy completo de informacin proveniente del

ferrocarril subterrneo de Chicago. Basndose en esas mediciones se hizo un diagrama emprico

de la envolvente de presiones para diseo.

Cabe mencionar que los cortes en arcilla se hacen ms rpido relativamente con respecto a la

velocidad con que las arcillas pueden perder su humedad. Por consiguiente las condiciones son no

drenadas. Al aumentar la profundidad de la excavacin el suelo que esta fuera de los ademes se

comporta como una sobrecarga sobre el suelo que est dentro del recinto haciendo que este se

levante. El movimiento se produce incluso si el ademe es relativamente rgido y se extiende a una

distancia considerable debajo del corte, a menos que exista una formacin resistente a poca

profundidad bajo el nivel de excavacin. Por lo que tiene la misma importancia revisar la

ENTIBADOS

CIMENTACIONES 35

35

estabilidad de la excavacin previendo una falla en el fondo as, como revisar las presiones

laterales en el entibado.

A continuacin se presentan algunas envolventes de presin aparente segn diferentes autores

para arcillas (ver figura 20):

Figura 20: Envolventes de presiones en suelos cohesivos segn Tshebotarioff y Kane

De igual manera Peck hiso sus aportes (ver figura 21).

Figura 21a: Envolvente de presin para

arcillas suaves a medias

ENTIBADOS

CIMENTACIONES 36

36

Figura 21b: Envolvente de presin para

arcillas duras.

5.3 Parmetros del suelo para cortes en suelo estratificado.

A veces cuando se est construyendo un corte apuntalado se encuentran estratos de arcilla y de

arena (ver figura 22). En este caso Peck propuso determinar un valor equivalente para la cohesin

( = 0) de la siguiente manera:

=1

2[

2() + ( )]

Donde:

H = altura total del corte

Hs = altura del estrato de arena

= Peso especifico de la arena.

Ks = coeficiente de presin lateral de tierra para el estrato de arena.

= Angulo de friccion de la arena

qu = resistencia a compresin simple de la arcilla (0.5 1.0)

n= coeficiente de falla progresiva (0.5 1.0)

ENTIBADOS

CIMENTACIONES 37

37

Figura 22: Suelos estratificados en cortes apuntalados.

El peso especfico promedio de los estratos se expresa como:

=1

[ + ( )]

Donde es el peso especifico saturado de los estratos de arcilla. Una vez determinado los valores

promedio de cohesin y del peso especfico, las envolventes de presin en la arcilla equivalente se

usan para disear el corte.

Similarmente cuando se encuentran varios estratos de arcilla la cohesin no drenada promedio es:

=1

[11 + 22 + 33 + + ]

El peso especfico promedio es:

=1

[11 + 22 + 33 + + ]

ENTIBADOS

CIMENTACIONES 38

38

Algunas formas de Peck para obtener envolventes e presiones.

ENTIBADOS

CIMENTACIONES 39

39

La teora expuesta anteriormente se limita a los siguientes criterios y parmetros:

1) Se aplica a excavaciones profundas, mayores de 6 metros

2) Los datos empricos se obtuvieron de mediciones en entibaciones apuntaladas, no con anclajes.

3) Las mismas simplificaciones usadas en el desarrollo de los diagramas aparentes de presin de

tierra deben utilizarse en el clculo de las cargas en puntales. Una ilustracin muy simple es que se

asume rtulas en los apoyos para determinar el diagrama aparente

4) La envolvente emprica refleja todas la anomalas que normalmente ocurren en la construccin

de este tipo de proyectos: secuencia de construccin, temperatura, acomodo entre pantalla y

apoyos, etc.

5) Los diagramas para arenas se desarrollaron en lugares con nivel fretico deprimido, luego las

presiones hidrostticas deben ser aadidas por separado. En suelos cohesivos el diagrama de

presin se basa en pesos especficos totales, sin considerar la distribucin de la presin de poros,

por lo que no hay que aadir presiones de poros para suelos cohesivos.

6) El comportamiento de una excavacin en arcilla depende mucho del Nmero de Estabilidad, N.

7) No es necesario tomar en especial consideracin el balance de fuerzas por debajo del nivel de

excavacin (activo y pasivo).

6. PROCESO DE DISEO DE ENTIBADOS.

6.1 CONDICIONES GENERALES.

6.1.1 Condiciones del material.

Se debe contar con la informacin necesaria para describir adecuadamente los materiales en el

sito: litologa, estratigrafa sondeos SPT, triaxial, etc.; estos estudios deben proporcionar datos

como la densidad del material existente, condiciones de humedad, nivel fretico, ngulo de

friccin interna, cohesin de los materiales, todo ello nos ayudara a calificar de manera

cuantitativa el comportamiento que podra llegar a tener el suelo al momento de ser excavado;

otra consideracin importante que se debe tomar en cuenta es la presencia de estructuras

adyacentes, ya que al realizar la excavacin retiramos presin de confinamiento y por lo que se

hace necesario entibar. Tambin debemos tomar en cuenta las cargas de transito si las hubiere.

ENTIBADOS

CIMENTACIONES 40

40

Una vez determinado el material predominante en la excavacin, debemos proceder a seleccionar

el sistema de entibacin a utilizar de acuerdo a la tabla 6.1

TABLA 6.1, SISTEMA DE ENTIBADOS DE ACUERDO A LA CLASIFICACION DE MATERIALES

6.1.2 Profundidades crticas en excavaciones.

En la construccin se estudia la posibilidad de ejecutar excavaciones poco profundas sin

estructuras de retencin temporal, pero no siempre existirn ejemplos como este tipo, ya que es

muy frecuente realizar excavaciones de gran magnitud, debido a esto se debe de verificar la

profundidad crtica y las condiciones de seguridad, todo esto depende de los estudios preliminares

realizados en la zona.

Originalmente Taylor y Terzaghi estudiaron la altura crtica de un talud vertical sin entibacin, con

el anlisis de superficie de deslizamiento plana de Coulomb, obteniendo la ecuacin siguiente para

un peso volumtrico , una cohesin c, un ngulo de friccin 0 y un factor de seguridad Fs=1:

=4

Despus de revisiones basadas en la teora de Fellenius considerando fallas de talud curvas, la

constante se redujo a 3.86 en lugar de 4.

ENTIBADOS

CIMENTACIONES 41

41

Posteriormente, Terzaghi consider prudente tomar en cuenta la probabilidad de grietas de

tensin en la zona superficial, recomend aplicar un coeficiente de 2/3 a la altura crtica terica

con lo que el factor se redujo de 3.86 a 2.57. Mas tarde, Bell propuso la ecuacin que considera el

efecto de la cohesin adems del de la friccin para obtener la presin activa Pa en funcin de la

altura en muros y taludes siendo aplicable para cualquier inclinacin del talud o muro, esta es:

= 2

En la que:

h = profundidad

Ka = coeficiente de empuje activo

c = cohesin

Considerando una condicin de equilibrio lmite en que la presin del primer miembro de esta

ecuacin es igual a la tensin que puede resistir el suelo por medio de la cohesin, se obtiene:

= 2

De la que deducimos el valor terico de la Altura Crtica Hcr:

=2

Esta ecuacin es vlida para una falla de pie en el caso de las zanjas y, adems debe afectarse de

un factor de seguridad Fs adecuado. Tambin se debe considerar adems de las cargas

gravitacionales tomadas en cuenta hasta aqu, en zonas de alto riesgo ssmico como El Salvador, es

necesario tambin agregar el efecto de las cargas ssmicas.

Los parmetros ms importantes que deben aplicarse son:

El efecto de la sobrecarga causada por la colocacin del suelo excavado en la zona prxima al

borde de la excavacin, prctica que debe prohibirse o considerarse en el clculo.

Otra causa que aumenta los riesgos es la proximidad de vehculos al talud de la zanja, con cargas

dinmicas adicionales. Siempre que sea posible se debe canalizar con seales, el trfico en esta

zona a una distancia mnima igual a la profundidad de la excavacin proyectada.

Al determinar la profundidad crtica de excavacin estas deben ser afectadas por un factor de

seguridad para determinar la profundidad admisible desde la cual es necesario entibar para

garantizar la seguridad de los trabajadores:

ENTIBADOS

CIMENTACIONES 42

42

Segn la norma del Reglamento para la Seguridad Estructural de las Construcciones de El Salvador

(RSEC) los factores de seguridad a utilizar son de 1.4 y 1.7 para condicin gravitatoria y gravitatoria

ms sismo respectivamente.

6.1.3 Seleccin de las envolventes de presiones laterales.

Una vez determinado el tipo de suelo y el comportamiento que pueda presentar en una

excavacin procedemos a seleccionar un diagrama de presiones como los que se presentaron en

las figuras 19 (a, b y c); 20 y 21 (a y b).

6.2 PROCESO DE DISEO. El proceso general se realiza de la siguiente manera:

1. Se determina el diagrama que corresponde a la situacin analizada y se calcula el esfuerzo

sobre cada puntal (por unidad de longitud).

2. Cada puntal se considera como apoyo simple, incluyendo el sello de fundacin (no se

considera empotramiento).

3. La suma algebraica de las reacciones en cada apoyo dar la fuerza que acta en el puntal

4. El tabln se considera como una viga cargada con distribucin de presiones horizontales.

5. El larguero se considera como una viga continua, cargada con la mayor fuerza critica por el

diagrama de peck, distribuida en toda la longitud, adems la ubicacin de las reacciones

est en funcin de la separacin horizontal entre puntales.

6.2.1 Clculo de fuerzas sobre puntales

Se analizara la forma de calcular las cargas que deben soportar cada puntal de la siguiente manera:

El nivel del primer puntal desde la superficie del terreno, generalmente se asumir menor a 30cm para cualquier tipo de suelo, sin embargo esto queda a criterio del diseador y de las condiciones de los materiales existentes.

Nota: para un suelo puramente cohesivo =4

Para un suelo cohesivo-friccionante =4

Se debe dibujar la envolvente de presin que actuara sobre el entibado. Para analizar las cargas de cada puntal se deben articular los puntales excepto el primero y el ltimo, los

ENTIBADOS

CIMENTACIONES 43

43

cuales formaran vigas en voladizo. Cada puntal resistir una carga dependiendo del diagrama de fuerzas que se cree.

Figura 23. Esquema general de distribucin de fuerza en los puntales

Con el diagrama de fuerzas de cada seccin se puede hallar las reacciones con ecuaciones

de equilibrio de fuerzas y momentos ( F). Teniendo A, B1, B2, C1, C2, D, y la separacin (s) que hay entre los puntales, se podr calcular la fuerza total que tiene que resistir cada uno de estos elementos.

Se hallan las fuerzas totales de los puntales en cada nivel de la siguiente manera: = = (1 + 2) = (1 + 2)

= Luego se procede a la seleccin del perfil ms adecuado para soportar las cargas

actuantes, teniendo en cuenta criterios tales como la disponibilidad en el mercado, la economa.

ENTIBADOS

CIMENTACIONES 44

44

6.2.2Diseo del tabln.

CARGAS SOPORTADAS POR LOS TABLEROS DE ENTIBACIN.

Generalmente los tableros o tablones consisten en paredes o lminas, resistentes, y colocadas en ambos lados de la excavacin a medida que se profundizan y miembros de refuerzo horizontales unidos con los de la pared opuesta (puntales) para que trabajen en conjunto, resistiendo los esfuerzos de compresin causados por el empuje del terreno. El uso de ademes con espacios horizontales es factible en suelos suficientemente densos gracias al efecto arco que se genera en los espacios. Sin embargo, para un suelo poco denso o un suelo suelto se opta mejor por disear un sistema de entibacin continua. Los materiales utilizados para ademar pueden ser de madera o metlicos y se aplica un esfuerzo de compresin inicial a los puntales. Estos ltimos permiten una mayor velocidad de montaje y desmontaje as como un nmero mayor de ciclos de uso. En la Figura 24 muestra el modelo estructural a utilizar.

Figura 24, diagrama de cargas que soporta un tabln.

De este modelo estructural se deben de obtener el cortante mximo y el momento flector mximo

para la respectiva revisin del elemento y as determinar si la seccin propuesta es la adecuada

para resistir dichos efectos, con las ecuaciones siguientes:

6.2.2.1 Resistencia a flexin.

=

M=momento flector mximo determinado del anlisis esttico.

C=distancia desde el eje neutro hasta la fibra en compresin.

I= momento de inercia de la seccin propuesta.

ENTIBADOS

CIMENTACIONES 45

45

6.2.2.2 Resistencia a cortante.

=

=

V= cortante mximo determinado del anlisis esttico.

A= rea de la seccin transversal.

6.2.3 Diseo de largueros.

El larguero se disea como una viga continua donde el largo es la longitud de la excavacin; el

modelo estructural que se asume para dicho anlisis es una viga continua simplemente apoyada

donde los momentos en el extremo son 0 para evitar que exista volteo, adems que los claros de

este modelo lo definen la separacin horizontal de los puntales y se debe multiplicar por la

disposicin vertical que se le dar a los largueros.

Figura 25, modelo estructural para diseo de largueros

6.2.3.1 Resistencia a flexin.

=

M=momento flector mximo determinado del anlisis esttico.

C=distancia desde el eje neutro hasta la fibra en compresin.

I= momento de inercia de la seccin propuesta.

ENTIBADOS

CIMENTACIONES 46

46

6.2.3.2 Resistencia a cortante.

=

=

V= cortante mximo determinado del anlisis esttico.

A= rea de la seccin transversal.

6.2.4 Diseo del puntal.

Se calculara la longitud disponible entre las paredes ya revestidas

= ( + )

Se deber proponer una seccin que debe cumplir con la relacin de esbeltez.

El puntal se comporta como una columna, l se encargara de transmitir esfuerzos de

confinamiento entre las paredes del sistema de entibados, por lo tanto debemos tomar en cuenta

los siguientes criterios de diseo:

Las columnas que tienen una relacin de longitud sin apoyo L, a la dimensin mnima, menor que

11, fallan por aplastamiento.

11 {

, ,

La carga axial admisible para dichos elementos es igual al rea transversal multiplicada por ,

el esfuerzo de compresin paralelo a la fibra permisible, y correspondiente a la especie utilizada,

ajustado por las condiciones de servicio y la duracin de carga.

Para columnas largas e intermedias:

Cuando la relacin de esbeltez L/t excede de 11, las columnas de madera generalmente fallan por

pandeo. En este caso el esfuerzo permitido se determina por medio de frmulas que den valores

menores de . El esfuerzo permisible calculado debe ajustarse para la duracin de la carga.

Para columnas cuadradas o rectangulares, con L/D mayor que 11 pero menor que K, donde

= 0.671

, el esfuerzo actuante () no debe exceder de:

ENTIBADOS

CIMENTACIONES 47

47

= [1 1

3(

/

)

4

]

Donde:

= esfuerzo permisible de compresin paralelo a la fibra

E= mdulo de elasticidad de la madera ajustada por duracin de carga

Para columnas largas rectangulares, L/tK, el esfuerzo actuante () no debe exceder de:

=0.30

(/)2

La seccin propuesta para cada uno de los elementos diseados debe cumplir con todos los

requisitos de resistencia para considerar que son adecuados para resistir el comportamiento del

suelo.

ENTIBADOS

CIMENTACIONES 48

48

7. DISEO DE ENTIBADO Se requiere apuntalar una excavacin que tiene un ancho de 3m, dicha excavacin, tiene una

profundidad de 8.5m, dibuje la envolvente de presiones de suelos, determine la carga de los

puntales y disee cada uno de los elementos del entibado, proponga un diseo de entibado en

madera que cumpla las caractersticas siguientes de resistencia, adems considerando que los

puntales se encuentran separados 3m centro a centro horizontalmente:

Propiedades de la madera Propiedades del suelo

= /

= /

= /

= /

=

=

ENTIBADOS

CIMENTACIONES 49

49

7.1 CARGA EN LOS PUNTALES

- Determinando el coeficiente de empuje

activo

= 2 (45

2 ) = 2 (45

32

2)

= .

- Esfuerzo horizontal transmitido al sistema

= . (PECK)

= . (. )(. )(. )

= . /

ENTIBADOS

CIMENTACIONES 50

50

- Determinacin de la carga en los puntales

= 0 ; 3.23(4)(2) (2.5) = 0

= . /

= 0 ; 3.23(4) 10.336 1 = 0

= . /

= 0 ; 3.23(2.5)(1.25) 2.52 = 0

= . /

= 0 ; 3.23(2.5) 4.038 1 = 0

= . /

= ; . . ()() =

= . /

ENTIBADOS

CIMENTACIONES 51

51

= ; . () . =

= . /

- Carga axial total en puntal por unidad de longitud:

= . /

= + = . + . = . /

= + = . + . = . /

= . /

- Multiplicando por la separacin de 3m:

= .

= .

= .

= .

ENTIBADOS

CIMENTACIONES 52

52

7.2 DISEO DE TABLONES

= . /

= . /

Estas acciones internas se evaluaran para un metro longitudinal del tabln.

ENTIBADOS

CIMENTACIONES 53

53

7.2.1 Revisin por flexin

=

; = 100/

2

- Proponiendo una seccin de 1m de largo por 2 de espesor:

=3.63(0.0254)

112

(1)(0.0508)3= 8439.76/2 844/2 >

- Proponiendo una seccin de 1m de largo por 3 de espesor:

=3.63(0.0381)

112

(1)(0.0762)3= 3751.41/2 844/2 >

- Proponiendo una seccin de 1m de largo por 4 de espesor:

=3.63(0.0508)

112

(1)(0.1016)3= 2109.94/2 211/2 >

- Proponiendo una seccin de 1m de largo por 6 de espesor:

=3.63(0.0762)

112

(1)(0.1524)3= 937.75/2 93.8/2 < > !

7.2.2 Revisin por cortante

=

=

3

2; = 10/

2

- Revisando la seccin propuesta de 1m de largo por 6 de espesor:

=3(4.845)

2(1 0.1534)= 47.69/2 4.7/2 < > !

"

ENTIBADOS

CIMENTACIONES 54

54

7.3 DISEO DE LARGUEROS Utilizando el modelo estructural:

L es la separacin horizontal entre los puntales, en nuestro caso en particular dicha separacin es

de 3m.

Se tomara una distancia de separacin vertical (s=1.5m) que cumpla para separaciones mnimas

entre puntales; se colocara un larguero en la distancia media entre los puntales separados a 2.5m.

=6

10. =

6

10(3.23)(3)(1.5)

= .

=1

102 . =

1

10(3.23)(3)2(1.5)

= .

ENTIBADOS

CIMENTACIONES 55

55

7.3.1 Revisin por flexin

=

; = 100/

2

- Proponiendo una seccin de 2 de espesor por 5 de largo:

=4.36(0.0254)

112

(0.127)(0.0508)3= 79819.1/2 7982/2 >

- Proponiendo una seccin de 6 de espesor por 12 de largo:

=4.36(0.0762)

112

(0.3048)(0.1524)3= 3695.33/2 369.53/2 >

- Proponiendo una seccin de 6 de espesor por 24 de largo:

=4.36(0.0762)

112

(0.6096)(0.1524)3= 1847.66/2 184.77/2 >

- Proponiendo una seccin de 8 de espesor por 30 de largo:

=4.36(0.1016)

112

(0.762)(0.2032)3= 831.45/2 83.15/2 < > !

7.3.2 Revisin por cortante

=

=

3

2; = 10/

2

- Revisando la seccin propuesta de 8 de espesor por 30 de largo:

=3(8.721)

2(0.2032 0.762)= 84.48/2 8.45/2 < > !

" "

.

ENTIBADOS

CIMENTACIONES 56

56

7.4 DISEO DE PUNTALES Para el diseo de puntales se tomara la carga axial en puntal mayor por lo cual el puntal A ser

diseado y a partir de l se determinar la seccin mnima requerida.

= 31

Longitud disponible luego de los tablones y largueros

= 2( + )

= 3 2(0.0254)(6 + 8) = 2.2888

= . ;

7.4.1 Modo de falla

Proponiendo una seccin de 5x 5:

=

2.25

0.127= 17.72 > 11; .

Verificando el valor de K:

= 0.671

= 0.671

100,000

100= 21.22

7.4.2 Capacidad admisible

= [1 1

3(

/

)

4

]

= [1 1

3(

17.72

21.22)

4

] (100) = 83.79/2

ENTIBADOS

CIMENTACIONES 57

57

=

=

31

0.1272= 1922/2 192.2/2 >

Se debe cambiar la seccin del puntal:

Propuesta de 8x8:

- Modo de falla

=

2.25

0.2032= 11.07 > 11; .

Verificando el valor de K:

= 0.671

= 0.671

100,000

100= 21.22

- Capacidad admisible

= [1 1

3(

/

)

4

]

= [1 1

3(

11.07

21.22)

4

] (100) = 97.53/2

=

=

31

0.20322= 750.78/2 75.1/2 < > !

" "

ENTIBADOS

CIMENTACIONES 58

58

7.5 RESUMEN DE DISEO

Elemento dimensiones Observaciones

Tabln 6 de espesor por unidad de longitud, la

altura ser la de la excavacin

Colocar dos cuartones de 3 de espesor

colocados uno encima del otro y 12 de

ancho, revistiendo toda la excavacin.

Larguero

8 de espesor y 30 de ancho por unidad

de longitud, colocados a cada 1.5m y a

1.25m entre los puntales separados 2.5m

verticalmente

Utilizar 2 cuartones de 4 de espesor

colocados uno encima del otro y 30 de

ancho, colocados en el eje horizontal de

los puntales.

Puntal Seccin cuadrada de 8x8 con una

longitud de 2.25m

Utilizar cuartones de madera de la

seccin propuesta y recortar hasta tener

una longitud aproximada de 2.25m

Neopreno Espesor total de 4cm aproximadamente

Utilizar una membrana de 2cm

aproximadamente en cada rostro de los

puntales para evitar el deslizamiento de

dichos elementos.

ENTIBADOS

CIMENTACIONES 59

59

8. SEGURIDAD EN LAS EXCAVACIONES Las excavaciones de cierta magnitud son generalmente sitios peligrosos para los trabajadores, los

equipos y las propiedades cercanas, debido a que corrientemente no se toman las medidas

estabilizadoras adecuadas. En los Estados Unidos los accidentes de trabajo en trincheras son los

ms frecuentes del ramo de construccin de acuerdo a sus estadsticas. Siendo el caso ms comn

el de las excavaciones de zanjas destinadas a las instalaciones de tuberas, ductos y redes

elctricas o telefnicas. Estas medidas son relativamente sencillas y de bajo costo.

Tomando en cuenta que los accidentes por derrumbes laterales en excavaciones de zanjas son

demasiado frecuentes todava en nuestro medio, se considera necesario que se mejoren los

reglamentos y el diseo de las medidas que deben adoptarse para evitarlos o al menos reducir al

mximo su frecuencia.

Se debe realizar ensayos mnimos para realizar una excavacin

- Clasificacin de los suelos para evaluacin de la estabilidad

La clasificacin utilizada para este objetivo es la ASTM conocida tambin como SUCS aunque se ha

simplificado para varios parmetros usados en el caso de estabilizacin de trincheras.

La resistencia del suelo a la fuerza cortante es la primera preocupacin en el anlisis de riesgos de

trincheras y sus entibaciones. Una de las primeras relaciones fundamentales fue establecida por

Coulomb y se pueden exponer as:

= c + tan = c + ( - u) tan

En la que:

= resistencia del suelo a esfuerzo cortante

c = intercepto efectivo por cohesin

= esfuerzo normal efectivo (esfuerzo que causa que las partculas del suelo se compriman

entre ellas)

= ngulo efectivo de friccin interna

= esfuerzo normal total

u = Presin de poros

ENTIBADOS

CIMENTACIONES 60

60

Dado que ningn mtodo aproximado puede sustituir los ensayos correctamente ejecutados,

aadimos una gua de los ensayos recomendados en funcin del tipo de suelo para evaluar la

resistencia del suelo al esfuerzo cortante.

Ensayo Suelo granular Suelo fino

Triaxial Muy bueno Muy bueno

Compresin no confinada No aplicable Muy bueno

Corte directo Bueno Regular

Torcometro No aplicable Bueno

Cono dinmico (CPT) Regular Regular

Penetrmetro manual No aplicable Regular

Penetracin Normal (SPT) Regular Inexacto

Es evidente que en la naturaleza los suelos son normalmente heterogneos por lo que se debe

basar esta seleccin en la clasificacin y la consideracin de los riesgos.

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8.1 Normas de seguridad de los Estados Unidos La Administracin de Seguridad y Salud Ocupacional de los Estados Unidos, (OSHA por sus siglas en

ingls) ha publicado en ingls y espaol tarjetas con un resumen de sus recomendaciones de

Seguridad en Excavaciones, trincheras y zanjas.

Esta publicacin dicta lo siguiente:

- NO entre en una excavacin o zanja que carezca de proteccin (ademado o entibado).

- Los reglamentos de OSHA REQUIEREN que los elementos que se mencionan a

continuacin estn presentes en TODAS las excavaciones o zanjas.

- Las excavaciones o zanjas de 5 pies (1.52 m) o ms de profundidad requieren un sistema

de proteccin (ademado o entibado).

- Las paredes de la excavacin o zanja TIENEN que conformarse a una de las siguientes

opciones:

o Inclinadas para la estabilidad.

o Cortadas para crear pasos o niveles escalonados (bermas).

o Sostenidas por un sistema formado de postes, vigas, puntales o tablas con gatos

hidrulicos (ademado construido en el sitio)

o Sostenidas por una caja de zanja que proteja a los trabajadores en una excavacin

o zanja (ademado prefabricado mvil)

- Los materiales excavados deben colocarse al menos a una distancia de 2 pies (0.61m) de la

excavacin o zanja.

- Una escalera de salida debe estar a una distancia no mayor de 25 pies (7.62m) de los

trabajadores.

NOTA: las aclaraciones entre parntesis han sido aadidas por el traductor.

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8.2 Diseo o revisin de la entibacin

Este diseo debe ser llevado a cabo por un ingeniero geotecnsta con experiencia y, en caso de

recibirlo el supervisor o el personal constructor, se debe realizar una revisin del mismo.

Dado que en la naturaleza los suelos son generalmente heterogneos, especialmente cuando se

analizan las presiones en profundidades importantes, se puede recurrir a frmulas ms

elaboradas para la determinacin de presiones en suelos estratificados que pueden hallarse en los

manuales especializados o anlisis por elementos finitos.

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CONCLUSION

Es importante conocer los diferentes sistemas de entibados que pueden resultar ms o menos

econmicos segn el tipo de excavacin y lugar de la obra, adems de la facilidad de la colocacin,

todo esto debido a que en la mayora de obras civiles es necesario hacer excavaciones

relativamente profundas.

Se debe tener en cuenta que antes de iniciarse la apertura de una zanja, es preciso efectuar un estudio previo del terreno, en base al que se definir la solucin a adoptar para asegurar la estabilidad del suelo, estableciendo la seccin de la excavacin, talud, bermas, anchura, sistema de sostenimiento, etc. Es de aspecto bsico saber todas las condiciones en las cuales se realizara un excavacin (cargas estticas y dinmicas nivel fretico, linderos a respetar etc.) para poder realizarla de forma segura y de igual manera para dimensionar de manera segura el sistema de entibado. Se deben verificar diariamente la excavacin de taludes y entibaciones; especialmente si hay interrupciones prolongadas o situaciones lluvias, etc. Debido a que el estado del suelo cambia con la humedad, en el caso de entibados los empujes laterales varan con el tiempo. Se deben planificar los accesos a los fondos de excavacin, las medidas preventivas para evitar los riesgos de cada a distinto nivel, as como las distancias de seguridad para acopios de materiales. Para elegir correctamente el tipo de entibacin a utilizar es necesario conocer de manera precisa las cargas a las que este estar sometido adems del comportamiento mecnico y las resistencias de los materiales.

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BIBLIOGRAFIA

Reglamento tcnico de diseo para el entibado de zanjas, ministerio del agua

viceministerio de servicios bsicos de Bolivia de 2007, capitulo 2

Material de apoyo Capitulo VII entibados, Mendoza. Lesly.

calculo y diseo de entibaciones para excavaciones en profundidad, Valladares Valdivia,

Henrique Jose, universidad austral de Chile 2007, capitulo 2

Ingeniera de cimentaciones, Peck, Hanson, Thornburn