Taludes - Muros de Contencion

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  • UNIVERSIDAD AUSTRAL DE CHILE Facultad de Ciencias de la Ingeniera

    Escuela de Construccin Civil.

    Profesor patrocinante: Sr. Eduardo Peldoza A. Ingeniero civil Instituto de obras civiles Universidad Austral de Chile

    CONSTRUCCION DE MUROS DE CONTENCION EN

    ZONAS URBANAS: ANALISIS COMPARATIVO DE COSTOS

    PARA LAS SOLUCIONES MAS USADAS

    Tesis de grado presentada como requisito para optar al titulo de Ingeniero constructor

    EDER HERNALDO MARTINEZ VERA

    VALDIVIA, 2008

  • INDICE

    INTRODUCCION 1

    OBJETIVOS 2

    CAPITULO 1: TEORIA DE EMPUJES DE TIERRA 3

    1.1 Introduccin 3

    1.2 Generalidades 4

    1.3 Tipos de empujes 4

    1.4 Empuje en reposo de tierras 5

    1.5 Teora de Rankine 7

    CAPITULO 2: ESTRUCTURAS DE CONTENCION 13

    2.1 Introduccin 13

    2.2 Diseo de estructuras de contencin 14

    2.2.1 Generalidades 14

    2.2.2 Parmetros geotcnicos 14

    2.2.3 Diseo de muros 15

    2.2.4 Procedimiento 16

    2.3 Problemas asociados a los muros 16

    2.3.1 Giro excesivo del muro 17

    2.3.2 Desplazamiento del muro 17

    2.3.3 Desplazamiento profundo del muro 17

    2.3.4 Deformacin excesiva del alzado 17

    2.3.5 Fisuracin excesiva 17

    2.3.6 Rotura por flexin 17

    2.3.7 Rotura por esfuerzo cortante 18

    2.3.8 Asientos 18

    2.3.9 Retraccin hidrulica y trmica 18

  • 2.3.10 Rotura de esquinas 18

    2.3.11 Degradacin del material por ataque del medio 18

    2.4 Tipos de estructuras de contencin 19

    2.4.1 Estructuras de contencin rgidas 19

    2.4.2 Estructuras de contencin flexibles 22

    2.4.3 Sistemas de contencin mixtos 23

    2.4.4 Tipos de estructuras de contencin mixtas 24

    CAPITULO 3: MUROS PANTALLA 25

    3.1 Introduccin 25

    3.2 Muros pantalla 25

    3.3 Proceso constructivo 25

    3.3.1 Demolicin de cimentaciones contiguas 26

    3.3.2 Excavacin del muro gua 26

    3.3.3 Armado del muro gua 26

    3.3.4 Encofrado del muro gua 26

    3.3.5 Apuntalamiento del muro gua 26

    3.3.6 Muro gua terminado 26

    3.3.7 Llegada de la maquinaria 27

    3.3.8 Equipo de lodos (opcional) 27

    3.3.9 Excavacin 27

    3.3.10 Movimiento de tierras 29

    3.3.11 Replanteo de la excavacin 29

    3.3.12 Almacenamiento de las armaduras 29

    3.3.13 Instalacin de juntas 30

    3.3.14 Instalacin de la armadura 30

    3.3.15 Instalacin del tubo tremie de hormigonado 31

    3.3.16 Vertido del hormign 31

    3.3.17 Descabezado del muro pantalla 32

    3.3.18 Viga de coronacin 32

  • 3.3.19 Instalacin de anclajes (opcional) 32

    3.3.20 Excavacin 32

    CAPITULO 4: PANTALLAS DE PILOTES 34

    4.1 Introduccin 34

    4.2 Pantalla de pilotes 34

    4.3 Tipos de pantallas de pilotes 34

    4.3.1 Pantallas de pilotes contiguos 35

    4.3.2 Pantallas de pilotes tangentes 36

    4.3.3 Pantallas de pilotes secantes 36

    4.4 Pilotes hormigonados in situ 38

    4.5 Procedimiento constructivo de pilotes hormigonados in situ 39

    CAPITULO 5: MURO TIPO BERLINS 42

    5.1 Introduccin 42

    5.2 Muro berlins 42

    5.3 Proceso constructivo 43

    5.2.1 Trazado en planta 43

    5.2.2 Hincado de los perfiles 43

    5.2.3 Excavacin y colocacin de tablones 43

    5.2.4 Colocacin de elementos de apoyo 44

    5.4 Diseo 44

    5.5 Precauciones constructivas 46

    5.4.1 Nivel fretico y aguas superficiales 46

    5.4.2 Zona excavada detrs del muro 47

    5.6 Aplicabilidad 47

    5.7 Desplazamientos 47

  • CAPITULO 6: CONSIDERACIONES CONSTRUCTIVAS 49

    6.1 Introduccin 49

    6.2 Muros pantalla y pantalla de pilotes 49

    6.2.1 El hormign 49

    6.2.1.1 El agua 50

    6.2.1.2 El cemento 51

    6.2.1.3 Los ridos 51

    6.2.1.4 Los aditivos 51

    6.2.1.5 Dosificacin en muros pantalla 52

    6.2.1.6 Dosificacin en pantallas de pilotes 52

    6.2.2 Armaduras 53

    6.2.2.1 Armaduras para pantallas de pilotes 54

    6.2.2.2 Armaduras para muros pantalla 55

    CAPITULO 7: ANALISIS COMPARATIVO 58

    7.1 Introduccin 58

    7.2 Descripcin del proyecto 58

    7.3 Mecnica de suelos 60

    7.3.1 Generalidades 60

    7.3.2 Estratigrafa 61

    7.3.3 Parmetros de diseo 61

    7.3.4 Muros de subterrneos 62

    7.4 Sistemas de contencin proyectados 63

    7.4.1 Muro pantalla 65

    7.4.2 Pantalla de pilotes 67

    7.4.3 Muro tipo berlins 70

    7.5 Costos y plazos de construccin 73

    7.5.1 Muro pantalla 74

    7.5.2 Pantalla de pilotes 76

    7.5.3 Muro tipo berlins 77

  • 7.5.4 Exposicin de los resultados 79

    CONCLUSIONES 80

    BIBIOGRAFIA 84

    ANEXO A: ANCLAJES 87

    ANEXO B: APLICACIONES DE LA BENTONITA EN OBRAS CIVILES 100

    ANEXO C: APOYO DIGITAL 106

  • RESUMEN

    En esta investigacin se expondrn los aspectos ms importantes de la teora de

    empujes de tierra y se har una presentacin general de la mayora de los

    sistemas de contencin desarrollados por la ingeniera.

    Luego, haremos un estudio de los sistemas de contencin de empujes de tierra

    ms usados en la actualidad para la ejecucin de excavaciones profundas en

    zonas altamente urbanizadas. Se expondrn los mtodos constructivos, y las

    caractersticas ms importantes de cada uno de ellos.

    Finalmente, se realizar un anlisis comparativo en base a un proyecto real de los

    tres sistemas seleccionados: Muros pantallas, pantalla de pilotes y muros tipo

    berlins, tomando como parmetro de medida los costos de construccin, plazos

    involucrados y la aplicabilidad del sistema al proyecto.

    ABSTRACT

    This investigation will expose the most important aspects of the theory of lateral

    earth pressures and besides a general presentation of the majority the retention

    systems developed by engineers.

    Next, we will make a study of the soil retention systems most used to day for to

    make deep excavations in highly urbanized zones; this investigation will expose

    the constructive methods and the most important characteristics of every one of

    them.

    Finally, well do a comparative analysis based in a real project of the three selected

    systems: diaphragms walls, Bored piles walls and walls type berlins, this taking

    the parameters of measure the building costs, building times and the applicability in

    the project.

  • INTRODUCCION

    El crecimiento demogrfico y urbanstico que presentan las comunidades actuales

    determina la necesidad del uso de nuevos territorios para la construccin de obras

    civiles que sean capaces de acoger este desarrollo. Sin embargo muchas veces

    se carece de este territorio, por lo cual se debe aprovechar al mximo el espacio

    disponible, y ante la careca de suelo en las zonas urbanas, los proyectos de

    edificacin se ven obligados a incluir niveles subterrneos para poder aprovechar

    al mximo el rea disponible de edificacin. El problema es que, debido a las

    variables condiciones que presentan las estructuras adyacentes a este tipo de

    proyectos, muchas veces se deben construir muros de contencin para ejecutar

    las excavaciones necesarias, para evitar as posibles fallas en estas estructuras.

    Al tener que ejecutar grandes excavaciones debemos trabajar con es suelo, que

    es sin duda uno de los materiales menos fiables y sin embargo, en el fondo, es en

    el que ms se confa. Una excavacin es siempre una obra de alto riesgo y por

    ello merecedora de la mayor atencin por parte del proyectista y de todas las

    personas que intervienen en el proceso de edificacin. La estabilidad de taludes,

    empujes y seguridad de estructuras de contencin, los movimientos de las mismas

    y el comportamiento del terreno ante acciones horizontales es especialmente

    complejo y difcil de prever.

    Es por esta razn que la ingeniera ha desarrollado diversos sistemas diseados

    para contener los empujes de tierra y as poder realizar estas excavaciones de

    forma segura y evitar perturbar as el normal funcionamiento del entorno. Al

    ofrecernos la ingeniera mltiples opciones, entonces, debemos elegir de entre

    todas las soluciones, la mas adecuada para nuestro proyecto, la mas econmica y

    la de mayor rapidez de ejecucin.

    1

  • OBJETIVOS Objetivos generales

    - Exponer los aspectos mas importantes acerca de la teora de empujes de

    tierra

    - Describir la forma en que las estructuras interactan con la masa de suelo

    contenida

    - Realizar una presentacin general de los sistemas de contencin

    desarrollados por la ingeniera

    - Dar a conocer sistemas de anclajes aplicados a muros de contencin

    Objetivos especficos

    - Efectuar una descripcin de los sistemas de contencin denominados

    muros pantalla

    - describir las principales caractersticas y exponer los mtodos constructivos

    de los sistemas de contencin: Muro pantalla, Pantalla de pilotes y Muro

    tipo Berlins.

    - realizar un anlisis comparativo de costos, rendimiento y aplicabilidad de

    los sistemas de contencin anteriormente nombrados, en base a un

    proyecto real.

    2

  • CAPITULO 1 TEORIA DE EMPUJES DE TIERRA

    1.1 INTRODUCCION

    Se plane ejecutar una excavacin de 10 metros de profundidad a una

    distancia de 2,5 metros de una Zapata de esquina de un edificio de cinco pisos. El

    fondo de la excavacin quedara a siete metros por debajo de dicha Zapata. Para

    ejecutar esta obra el contratista hinco un tablestacado a lo largo de la lnea de

    excavacin y coloc Codales diagonales de acero en tres niveles, a medida que

    se extraa la tierra. Ya se haban colocado los codales del segundo nivel y se

    haba terminado la mitad de la excavacin, cuando los escalones del edificio

    prximo a la excavacin cedieron. A pesar de esto el trabajo se continu de

    acuerdo con el plan propuesto. Cuando se lleg con la excavacin al fondo de la

    misma se oy un fuerte crujido, parecido al del estruendo que se produce cuando

    se rompe una probeta de concreto, y la esquina del edificio descendi 5

    centmetros y se desplaz 2,5 centmetros hacia la excavacin. Al terminar el

    tablestacado de acero se advirti que se haba inclinado, con un desplazamiento

    hacia afuera, en su parte de superior a, de 45 centmetros. En la superficie del

    terreno se produjo una grieta en forma de media luna concentrada en la parte de

    la entibacin ms prxima a la esquina del edificio. Los escalones que haban

    cedido estaban dentro de la zona limitada por la grieta. Una segunda grieta en

    media luna, aproximadamente concntrica con la primera, cortaba

    transversalmente el piso del edificio a una distancia de 6 metros del tablestacado.

    Al revisar el proyecto de la entibacin se encontr que no se haba tenido en

    cuenta la carga del cimiento, pues el contratista haba supuesto que el edificio

    tena una cimentacin de pilotaje. Tampoco se haba tenido en cuenta la posible

    flecha del tablestacado y, adems, la en activacin estaba tan deficientemente

    construida que era inevitable que tuviera un movimiento considerable.

    En este caso no se haba aprendido, infortunadamente, la leccin de los efectos

    que se producen cuando la entibacin es inadecuada. Dos meses despus de

    haberse detenido el movimiento del edificio, reforzando la entibacin, el edificio se

    movi nuevamente. El contratista haba quitado un juego de Codales o puntales

    para facilitar el paso al cubo de hormign haca dentro de la excavacin. La

    reparacin del edificio cost 50.000 dlares y un tribunal de arbitraje oblig al

    contratista apagar la mitad por su descuido en el trabajo. El dueo del edificio

    pago la otra mitad por no haber informado al contratista, especficamente, sobre la

    situacin de la cimentacin del edificio, aunque en las condiciones generales de

    las especificaciones se exiga que se protegieran las estructuras colindantes.

    Introduccin a la mecnica de suelos y cimentaciones

    George B. Sowers, 1972.

    3

  • 1.2 GENERALIDADES

    Dado a que las estructuras que vamos a estudiar estn destinadas a

    contrarrestar la presin que ejerce una masa de suelo, es importante que se

    expongan las teoras que han sido desarrolladas para estudiar este fenmeno, sin

    embargo sabiendo que el fin de esta memoria no es el estudio del fenmeno de

    empujes de tierra en s, sino que analizar constructivamente los mtodos para

    contrarrestarlo, se expondr solo la teora mas importante.

    Con respecto a su comportamiento fsico, los suelos y otras masas

    granulares ocupan una posicin intermedia entre los lquidos y los slidos (Nilson,

    1999). Al descargar arena desde un camin por ejemplo, sta fluye pero, a

    diferencia de un lquido sin friccin, no asumir una superficie horizontal; se

    mantiene por s misma en una pila estable cuyos lados conforman un ngulo de

    reposo con la horizontal, cuya tangente es casi igual al coeficiente de friccin

    intragranular.

    Las presiones reales que se presentan detrs de los muros de contencin

    son muy difciles de estimar, debido al gran nmero de variantes implicadas. Entre

    estas se encuentran: los tipos de materiales de relleno, su compactacin y grado

    de humedad; los tipos de materiales debajo de las zapatas, la presencia o

    ausencia de sobrecarga en el relleno y otras ms (McCormac, 2002).

    En lo que concierne al valor de la resultante del empuje en las paredes de

    contencin, algunos modelos prcticamente conducen a un mismo resultado

    numrico para algunas situaciones particulares. Entonces, este hecho torna

    conveniente el uso de formulaciones ms simples cuando es pertinente. La

    estimacin detallada de las fuerzas laterales aplicadas a los muros de retencin es

    claramente un problema terico de la mecnica de suelos (McCormac, 2002). Por

    esta razn, el anlisis generalmente se limita a un pequeo intervalo de casos

    posibles.

    1.3 TIPOS DE EMPUJE

    La presin del terreno sobre un muro est fuertemente condicionada por la

    deformabilidad del muro, entendiendo por tal no slo la deformacin que el muro

    experimenta como pieza de hormign, sino tambin la que produce en el muro la

    deformacin del terreno de cimentacin.

    En la interaccin entre el muro y el terreno sobre el que se cimenta puede

    ocurrir que las deformaciones sean prcticamente nulas, dicindose que la masa

    de suelo se encuentra en estado de reposo y se est en el caso de empuje en

    reposo de tierras. El elemento en este caso se puede se puede deformar

    verticalmente por efecto de la carga, pero no se puede expansionar lateralmente

    4

  • por que esta contenido o confinado por el mismo suelo bajo las mismas

    condiciones de carga (Sowers, 1972).

    Si el muro se desplaza, permitiendo la expansin lateral del suelo, se

    produce un fallo por corte del suelo, y la cua de rotura avanza hacia el muro y

    desciende. El empuje se reduce desde el valor del empuje al reposo hasta el

    denominado valor de empuje activo, que es el mnimo valor posible del empuje

    Por el contrario, si se aplican fuerzas al muro de forma que ste empuje al relleno,

    el fallo se produce mediante una cua mucho ms amplia, que experimenta un

    ascenso. Este valor recibe el nombre de empuje pasivo y es el mayor valor que

    puede alcanzar el empuje. Por tanto, el empuje al reposo es de valor intermedio

    entre el empuje activo y el empuje pasivo.

    El anlisis que se expondr esta basado en el trabajo inicial de Rankine

    (1857), y en su posterior interpretacin, por Terzaghi (1943), el cual constituye un

    medio apropiado para introducir conceptos fundamentales sobre empuje de

    tierras, y sirve de base para el estudio de estados de esfuerzo mas complejos

    asociados con las obras de ingeniera que incluyen no solo muros de contencin,

    sino tambin taludes y cimentaciones (Berry, 1993).

    1.4 EMPUJE EN REPOSO DE TIERRAS

    Con la intencin de simplificar la representacin, consideremos solamente

    el caso de un semi - espacio constituido por una masa de suelo limitada

    superiormente por una superficie plana y horizontal. Admitiendo por hiptesis la

    inexistencia de agua en el suelo y que ste no est solicitado por ninguna carga a

    parte del peso propio, las presiones verticales v a una profundidad z estn dadas por:

    = v z (1.1)

    Donde es el peso especfico (densidad) del suelo, considerado homogneo e isotrpico.

    5

  • Figura 1.1 Tensiones actuantes en una masa de suelo

    En razn de la simetra existente, las presiones laterales (horizontales) son

    iguales y no existen tensiones tangenciales en los planos verticales y horizontales.

    Esta situacin se denomina Estado de Reposo, en virtud de an no haber

    ocurrido alguna deformacin en la masa de suelo.

    Imaginando la posibilidad de retirar una parte del semi-espacio de suelo y

    sustituir sus efectos para una pared vertical, como lo muestra la figura 1.2, tal

    pared debera considerarse fija e indeformable. En esta situacin, las presiones

    horizontales ejercidas por la masa de suelo en contra de la pared serian las

    mismas que en la situacin original. Estas presiones horizontales son variables

    con la profundidad z y su resultante es dicho empuje en reposo.

    Figura 1.2 Presin lateral en una pared de contencin

    La relacin entre las presiones horizontal y vertical en un mismo punto de

    masa de suelo se denomina coeficiente de empuje en reposo (Das, 2001), o

    sea:

    0k

    0n

    v

    k = (1.2)

    6

  • El valor de depende principalmente del tipo de suelo, las condiciones de

    su formacin y de una eventual preconsolidacin (Bray, 2003). Entonces, cuando

    slo interviene el peso propio del suelo, las presiones horizontales

    0k

    h varan linealmente y, para una faja de ancho unitario de pared, sern dadas por:

    0h k z = (1.3)

    Jaky, en 1944 (USACE, 1989), determin de manera terica el valor de

    para suelos normalmente consolidados, siendo su expresin una forma

    aproximada, dada por:

    0K

    0 1k sen= (1.4)

    Donde es el ngulo de friccin interna del suelo en trminos de presiones efectivas.

    Entonces, el valor de la resultante del empuje en reposo de un terrapln

    horizontal y sin sobrecarga, actuando sobre una pared vertical de altura H y de

    ancho unitario que no se puede desplazar o deformar es:

    0 00 0

    (H H

    nE dz k z = = )dz (1.5)

    Y por lo tanto:

    20 0

    12

    E k H= (1.6)

    Si los desplazamientos laterales de la estructura de contencin a estudiar

    no son significativos, se considerar que el estado en reposo conduce a

    resultados prximos a los reales.

    1.5 TEORA DE RANKINE

    La teora de Rankine presentada en 1857 (Das, 2001; Bray, 2003), est

    basada en la formacin de un estado lmite llamado plstico en toda la masa de

    suelo adyacente a una pared que puede moverse y en la cual fue alcanzada la

    mxima resistencia al corte del suelo.

    7

  • Como se puede apreciar en la figura 1.3, para la situacin de un

    determinado desplazamiento de la pared en el sentido de retiro o alejamiento

    (pero rotando respecto de su base) de la masa de suelo, el empuje actuante sobre

    la pared va decreciendo hasta alcanzar un lmite mnimo (empuje activo) el cual,

    en virtud de la plastificacin total de la masa de suelo adyacente y por ms que la

    pared se aleje, no disminuye. Anlogamente para un determinado desplazamiento

    en el sentido de aproximacin hacia el suelo retenido, el empuje actuante contra la

    pared se incrementa hasta alcanzar un lmite mximo (empuje pasivo).

    Figura 1.3 Transicin entre estados de empuje

    Cuando se alcanza el estado lmite, las tensiones laterales en una regin de

    masa de suelo son determinadas, y la obtencin del empuje resultante para la

    Teora de Rankine consiste en la integracin de aquellas tensiones a lo largo de

    toda la altura de la pared de contencin, considerada de longitud unitaria (Migliore,

    1987).

    Como se dijo anteriormente, la presin activa de tierra se origina cuando los

    movimientos de la pared alejndose del relleno son suficientes para movilizar

    completamente la resistencia de corte dentro de la masa de suelo detrs de la

    pared. Si el suelo es friccional y seco (USACE, 1992), la presin efectiva

    horizontal en cualquier profundidad es obtenida de la presin efectiva vertical,

    z , usando el coeficiente activo (Das, 2001; Migliore, 1987) es: ak

    a ak z = (1.7)

    La obtencin de los coeficientes k se hace a travs de relaciones

    geomtricas recurrentes al Crculo de Mohr para el cual se representa un criterio

    de resistencia de los estados de tensiones en un punto cualquiera de masa de

    suelo en plastificacin. Rankine determin los valores de los coeficientes del

    8

  • empuje activo y pasivo para el caso de suelos no cohesivos con terrapln de

    superficie horizontal y pared de contencin vertical (figura 1.4). Entonces, si hay

    cero esfuerzo cortante sobre los planos horizontal y vertical, el coeficiente de

    presin activa de Rankine (Das, 2001; Berry) ,es igual a: ak

    2tan 452a

    k = (1.8)

    Donde es el ngulo de friccin interna del suelo.

    Figura 1.4 Presiones de tierra activa y pasiva de Rankine para distintos tipos de rellenos.

    Entonces, para un relleno que presente una cohesin c y tenga friccin

    intragranular, el empuje activo de Rankine (Das, 2001; Berry), por unidad de

    longitud es:

    ( )21 22a aE k H c H= ak (1.9)

    Para el caso de un suelo granular (c = 0), el empuje activo se reduce a:

    9

  • 21 (2a a

    E k H= ) (1.10)

    Anlogamente, el coeficiente de presin pasiva de Rankine, kp , es igual a:

    2tan 452p

    k = (1.11)

    Entonces, para un relleno que presente una cohesin c y tenga friccin

    interna, el empuje pasivo de Rankine, por unidad de longitud es:

    ( )21 22p pE k H c H= pk (1.12)

    y de igual forma para un suelo granular el empuje pasivo pierde el segundo

    trmino:

    21 (2p p

    E k H= ) (1.13)

    En rigor, la aplicacin de los coeficientes de Rankine tienen solamente

    validez para el caso de estructuras de pared vertical y sin roce de contacto suelo

    pared. En la figura 1.5 se muestran las lneas de ruptura correspondientes a los

    Estados Activo y Pasivo, respectivamente; donde se obtienen las condiciones de

    plastificacin total de la masa de suelo adyacente a la pared.

    Figura 1.5 Lneas de ruptura en estados activo y pasivo

    10

  • En la prctica, siempre habr un roce favorable del contacto suelo pared y

    la aplicacin de la Teora de Rankine, conduce entonces a una solucin

    conservadora (Migliore, 1987).

    Una consecuencia importante de la utilizacin de la Teora de Rankine, para

    el clculo del empuje activo en suelos cohesivos, es la determinacin de la altura

    crtica terica para la cual el talud puede permanecer estable sin necesidad de

    contencin (figura 5.5). Esta altura se obtiene igualando a cero la ecuacin 5.8, lo

    que resulta en:

    4c

    a

    cHk

    = (1.14)

    Figura 1.6 Distribucin de presiones en suelos cohesivos

    Si el relleno de un muro sin friccin es un suelo granular (c = 0) y su

    superficie no es plana, elevndose con un ngulo con respecto a la horizontal (figura 1.7), los valores de y ak pk para suelos no cohesivos se expresan de la

    siguiente forma (Das, 2001)

    2 2

    2 2

    cos cos coscoscos cos cos

    ak

    = + (1.14)

    2 2

    2 2

    cos cos coscoscos cos cos

    pk

    + = (1.15)

    11

  • Figura 1.7 Inclinacin del empuje segn Rankine

    La obtencin de los empujes de tierra se hace a travs de las ecuaciones

    1.14 y 1.15, pues en este caso slo cambian los coeficientes ka y kp, dependiendo

    del tipo de empuje que se quiera calcular.

    12

  • CAPITULO 2 ESTRUCTURAS DE CONTENCION

    2.1 INTRODUCCION

    Cuando un terreno no se sostiene por s solo con el talud que

    econmicamente se le puede dar o cuando se quiere garantizar la seguridad de

    estructuras prximas frente a una rotura de aquel, se hace preciso construir un

    elemento de contencin rgido o flexible que aplique sobre el terreno las fuerzas

    necesarias para mantener el equilibrio. Como consecuencia, el terreno aplicar

    sobre dicho elemento unos empujes iguales y contrarios a estas fuerzas.

    Se denomina entonces muro de contencin a un tipo estructura de

    contencin, destinada a contener algn material, que en la mayora de los casos

    es suelo (Wikipedia, 2007).

    El propsito de una estructura de contencin es el resistir las fuerzas

    ejercidas por la tierra contenida, y transmitir esas fuerzas en forma segura a la

    fundacin o a un sitio por fuera de la masa analizada de movimiento. En el caso

    de un deslizamiento de tierra el muro ejerce una fuerza para contener la masa

    inestable y transmite esa fuerza hacia una cimentacin o zona de anclaje por fuera

    de la masa susceptible de moverse. Las deformaciones excesivas o movimientos

    de la estructura de contencin o del suelo a su alrededor deben evitarse para

    garantizar su estabilidad (Surez, 1998).

    Las soluciones de ingeniera, en lo que concierne a estructuras de

    contencin y construccin de taludes de alta pendiente, han estado en

    permanente evolucin, gracias a la labor de ingenieros consultores y contratistas,

    que da a da enfrentan el reto de construir estructuras en lugares donde el rea

    disponible es reducida y en sitios marginales donde no se dispone de materiales

    de construccin adecuados, el suelo de fundacin es compresible y de baja

    capacidad portante, y/o se tienen serias limitaciones ambientales.

    En el presente capitulo se describir la metodologa base para el diseo de

    muros de contencin y los posibles problemas que se debern afrontar con la

    puesta en servicio de estas estructuras de contencin.

    13

  • Figura 2.1 Corte tpico de un muro de contencin

    2.2 DISEO DE ESTRUCTURAS DE CONTENCION

    2.2.1 GENERALIDADES El estudio geotcnico debe establecer si el sitio tiene las condiciones de

    estabilidad suficientes para el tipo de estructura de contencin considerada en el

    diseo, incluyendo estabilidad general, aptitud de la fundacin y de los materiales

    para el relleno. Un diseo preliminar del muro es en ocasiones til para identificar

    los parmetros que se requieren conocer en el estudio geotcnico. La

    investigacin debe identificar las condiciones especficas de drenaje subterrneo y

    superficial en la vecindad del sitio y la manera como este cambia con el tiempo,

    por ejemplo en el momento de una lluvia fuerte. En algunos casos de estructuras

    de contencin utilizando elementos metlicos como las tablestacas o los gaviones,

    debe analizarse las caractersticas qumicas del agua, por ejemplo salinidad,

    contenido de sulfatos y PH (Surez, 1998).

    2.2.2 PARMETROS GEOTCNICOS

    Los parmetros geotcnicos deben ser representativos de las condiciones

    reales del suelo o roca en el sitio y para que esto ocurra se debe haber realizado

    una investigacin geotcnica completa. Para muros de altura de menos de tres

    metros es usual el seleccionar parmetros para el relleno y para el suelo de

    cimentacin sobre las bases de resultados previos en materiales similares. Los

    materiales deben ser examinados cuidadosamente y descritos, especialmente

    aquellos sobre los cuales se plantea cimentar el muro. Se deben realizar ensayos

    de clasificacin y otras propiedades de los materiales para comprobar que los

    parmetros asumidos son consistentes con los tipos de material encontrado.

    Para estructuras de alturas mayores a seis metros los parmetros

    geotcnicos deben ser determinados en ensayos de laboratorio, de muestras

    tomadas en el sitio, adicionalmente a la descripcin detallada de los materiales; y

    para muros de altura intermedia la necesidad de los ensayos de laboratorio

    14

  • depende de la importancia del muro. Se debe realizar un suficiente nmero de

    ensayos para que los resultados sean representativos de la variacin de las

    propiedades de los materiales. En lo posible se deben evitar las relaciones

    empricas, aunque en algunas ocasiones para diseos preliminares estas son una

    herramienta adecuada (Surez, 1998).

    Los diseadores deben mirar siempre con un ojo crtico las descripciones

    de los estudios geotcnicos porque en ocasiones la descripcin no corresponde a

    la realidad en el campo. Cuando se tenga duda el diseador debe examinar

    directamente las muestras o consultar a las personas que realizaron la

    investigacin. Errores en el muestreo pueden afectar la representatividad de los

    resultados. Por ejemplo: como es difcil ensayar los materiales blandos o

    quebradizos generalmente, las muestras se preparan con los bloques ms fuertes

    de material y los resultados dan valores de resistencia mayores a los reales. El

    mismo problema pero en sentido inverso ocurre cuando las muestras tienen

    proporcin importante de grava o cantos, y generalmente se ensayan los bloques

    que tienen muy pocas o ninguna partcula gruesa, dando valores de resistencia

    menores que el promedio que el suelo del sitio

    En ocasiones las muestras compactadas se ensayan a densidades

    diferentes a las que realmente van a tener en el campo. Siempre que sea posible

    los parmetros a utilizar deben ser comparados con los conocidos de los

    materiales del rea y examinar el por que de las desviaciones con referencia a los

    valores previamente conocidos (Surez, 1998).

    2.2.3 DISEO DE MUROS

    Una vez conocidas las caractersticas del suelo en donde se emplazar el

    muro de contencin, se debe proceder a realizar el diseo del mismo. Un diseo

    adecuado para un muro de contencin debe considerar los siguientes aspectos:

    a) Los componentes estructurales del muro deben ser capaces de resistir los

    esfuerzos de corte y momento internos generados por las presiones del

    suelo y dems cargas.

    b) El muro debe ser seguro contra un posible volcamiento.

    c) El muro debe ser seguro contra un desplazamiento lateral.

    d) Las presiones no deben sobrepasar la capacidad de soporte del piso de

    fundacin.

    e) Los asentamientos y distorsiones deben limitarse a valores tolerables.

    f) Debe impedirse la erosin del suelo por debajo y adelante del muro bien

    sea por la presencia de cuerpos de agua o de la escorrenta de las lluvias.

    g) Debe considerarse la posibilidad de presencia de presiones de agua detrs

    del muro.

    h) El muro debe ser estable a deslizamientos de todo tipo (Surez, 1998).

    15

  • 2.2.4 PROCEDIMIENTO

    Son muchas las formas por las cuales se pueden llegar a determinar las

    dimensiones de los elementos constitutivos de un muro de contencin, con los

    avances tecnolgicos incluso es posible encontrar programas de diseo

    estructural de libre distribucin en Internet. Sin embargo es comn encontrar en la

    bibliografa consultada patrones generales que nos indican el camino a seguir.

    Para proceder al diseo una vez conocida la topografa del sitio y la altura

    necesaria del muro debe procederse a:

    a) Escoger el tipo de muro a emplearse.

    b) Dibujar a escala la topografa en perfil de la seccin tpica del muro.

    c) Sobre la topografa dibujar un diagrama "tentativo" supuesto del posible

    muro.

    d) Conocidas las propiedades de resistencia del suelo y escogida la teora de

    presiones a emplearse, calcular las fuerzas activa y pasiva y su punto de

    aplicacin y direccin de 1/2 a 2/3, de acuerdo al ngulo de friccin del

    suelo y la topografa arriba del muro.

    e) Calcular los factores de seguridad as:

    - Factor de seguridad contra volcamiento.

    - Factor de seguridad contra deslizamiento de la cimentacin.

    f) Si los factores de seguridad no satisfacen los requerimientos deben variarse

    las dimensiones supuestas y repetir los pasos de a hasta e. Si son

    satisfactorios se proceder con el diseo.

    g) Calcular las presiones sobre el piso y el factor seguridad contra capacidad

    de soporte.

    h) Calcular los asentamientos generados y si es necesario ampliar la base del

    muro o en su defecto establecer el pie del muro en otro estrato de suelo.

    i) Disear los sistemas de proteccin contra:

    - Socavacin o erosin en el pie.

    - Presencia de presiones de agua detrs del muro.

    j) Finalmente deben calcularse los valores de los esfuerzos y momentos

    internos para proceder a reforzar o ampliar las secciones del muro, de

    acuerdo a los procedimientos estandarizados de la Ingeniera estructural

    (Surez, 1998).

    2.3 PROBLEMAS ASOCIADOS A LOS MUROS

    El principal problema de los muros de contencin es que son elementos

    estructurales que estn durante toda su vida til en contacto directo con el suelo,

    sufriendo tanto las acciones de ste (no slo mecnicas, sino alguna otra como

    humedades, etc.), como tambin las del propio edificio. Probablemente sean los

    elementos estructurales que sufren una mayor problemtica debido a esta razn

    16

  • son la principal causa de lesiones en los edificios. Los sntomas no slo se podran

    observar en el propio muro, sino tambin en el resto de la construccin.

    2.3.1 GIRO EXCESIVO DEL MURO

    Una de las principales caractersticas que debe cumplir un muro de

    contencin es su estabilidad general, que evitara la inclinacin del mismo.

    Consiste en el vuelco del punto ms alto respecto al punto ms alejado de la

    zapata.

    2.3.2 DESPLAZAMIENTO DEL MURO

    Se considerara un deslizamiento del mismo. Puede coincidir con

    movimientos entre estratos diferentes del terreno. La presencia de tacn en el

    muro (en el caso de un muro con zapata) o una mayor profundidad de

    empotramiento (en al caso de muros enterrados) favorecen la resistencia del

    mismo a este tipo de problema.

    2.3.3 DESPLAZAMIENTO PROFUNDO DEL MURO Este problema consiste no slo en un deslizamiento del muro, sino que el

    mismo tambin sufre un hundimiento as como un giro. Se debe a la formacin de

    una superficie de deslizamiento profunda (coincidiendo con un estrato blando), de

    forma circular.

    2.3.4 DEFORMACIN EXCESIVA DEL ALZADO

    Se trata de una problemtica poco frecuente, ya que se produce cuando el

    muro es demasiado esbelto en la zona superior del alzado, algo poco comn, ya

    que stos estn caracterizados por su peso, y ste no se logra de otro modo sino

    por volumen y anchura del mismo.

    2.3.4 FISURACION EXCESIVA

    Producida en su mayor medida en las zonas de traccin (trasds), es por

    ello que pueden ser causa de mayores problemas, ya que sta es la parte del

    muro en contacto con el terreno, por lo tanto, ms atacable.

    2.3.6 ROTURA POR FLEXIN

    Este tipo de problema puede aparecer tanto en el alzado, como en la punta

    del muro. Normalmente los sntomas slo podran ser visibles en la zona de

    17

  • trasds, por lo que no seran observables, hecho que puede ser motivo de colapso

    al no poder hacer frente al problema. Este hecho puede tener mayores

    consecuencias cuando las edificaciones se encuentren entre medianeras.

    2.3.7 ROTURA POR ESFUERZO CORTANTE

    Estos esfuerzos, como los de flexin, pueden producir roturas en diversas

    zonas del muro. Este tipo de problemtica y lo comn que puede ser, desaconseja

    la utilizacin de la fbrica de ladrillo para las estructuras de contencin, debido a

    su escasa resistencia a estos empujes.

    2.3.8 ASIENTOS

    Aunque no se puede considerar una problemtica que pueda causar una

    rotura en el muro (si no se trata de un asiento diferencial, sino de la totalidad del

    mismo), si podra causar graves problemas en el resto de la estructura del edificio.

    Ocurre como consecuencia de un exceso de cargas que el muro transmite al

    terreno.

    2.3.9 RETRACCIN HIDRULICA Y TRMICA

    Se producen en su mayor parte durante la fase de fraguado y

    endurecimiento del hormign, en presencia de una armadura en sentido

    longitudinal escasa. Tambin podran incluirse en este grupo las roturas por

    dilatacin y retraccin del propio muro, cuando ste se encuentra sujeto en algn

    punto, como otro muro, o contrafuertes.

    2.3.10 ROTURA DE ESQUINAS

    Este tipo de problemtica se caracteriza por tener una inclinacin entre 45 y

    60 y estn ubicadas en las zonas de las esquinas, cuando se encuentran dos

    muros perpendiculares. Seran producidas por una traccin horizontal. Las

    diferencias trmicas empeoran este tipo de sntomas.

    2.3.11 DEGRADACIN DEL MATERIAL POR ATAQUE DEL MEDIO

    Se podran considerar estos problemas como consecuencia de los

    anteriores, ya que generalmente estas afecciones se intensifican debido a grietas

    y otro tipo de lesiones. Estas degradaciones son mucho ms relevantes por el

    hecho de que el muro se encuentra en contacto con el terreno (Wikipedia, 2007).

    Sin embargo es preciso recalcar que los problemas estructurales que

    aquejen a un muro dependen directamente del tipo de muro que se escoja.

    18

  • 2.4 TIPOS DE ESTRUCTURAS DE CONTENCION

    La gran variedad de sistemas de contencin de suelos que existe en la

    actualidad hace difcil establecer una clasificacin clara, en la bibliografa

    consultada los autores no establecen un lmite claro entre un grupo de sistemas

    de contencin y otro. Por otra parte las clasificaciones que se presentan son muy

    variadas, es por ello que nos parece pertinente presentar una clasificacin que

    tenga como principal referencia el tipo de interaccin existente entre la estructura

    de contencin y el suelo. De acuerdo a esto podemos clasificar a las estructuras

    de contencin en:

    - Estructuras de contencin rgidas

    - Estructuras de contencin flexibles

    - Estructuras de contencin mixtas

    Debemos dejar en claro que no se expondrn todos los tipos de estructuras

    de contencin, si no que nos avocaremos a los ms utilizados, en cada

    clasificacin se dar una breve descripcin de cada sistema.

    2.4.1 ESTRUCTURAS DE CONTENCION RIGIDAS

    Son estructuras rgidas, generalmente de concreto, las cuales no permiten

    deformaciones importantes sin romperse. Se apoyan sobre suelos competentes

    para transmitir fuerzas de su cimentacin al cuerpo del muro y de esta forma

    generar fuerzas de contencin.

    La utilizacin de muros rgidos es una de las formas ms simples de manejar

    cortes y terraplenes. Los muros rgidos actan como una masa relativamente

    concentrada que sirve de elemento contenedor a la masa inestable. El empleo de

    muros de contencin rgidos para estabilizar deslizamientos es una prctica

    comn en todo el mundo, pero su xito ha sido limitado por la dificultad que existe

    en el anlisis de cada caso en particular y por las diferencias que existen entre las

    fuerzas reales que actan sobre el muro, en un caso de deslizamiento y los

    procedimientos de anlisis basados en criterios de presiones activas, utilizando las

    teoras de presin de tierras. Ocurre con frecuencia que un deslizamiento de

    rotacin, en donde la fuerza actuante en el pie tiene una componente vertical

    importante hacia arriba, levante el muro y son muchos los casos conocidos de

    fracasos en el empleo de muros para controlar deslizamientos rotacionales

    (Surez, 1998).

    19

  • Figura 2.2 Esquema tpico de un muros rgidos

    En el caso de deslizamientos de traslacin, el muro puede representar un

    buen sistema de estabilizacin siempre que est cimentado por debajo de posibles

    o reales superficies de falla y se disee para que sea capaz de resistir las cargas

    de desequilibrio debidas al deslizamiento, adicionadas por un factor de seguridad

    que se recomienda no sea inferior a 2.0 (Surez, 1998).

    Existe adems una sub-clasificacin para los muros rgidos que se

    determina de acuerdo a los materiales componentes del mismo.

    - Muros de hormign

    Figura 2.3 Muro rgido de hormign simple

    20

  • - Muros de hormign armado

    Figura 2.4 Tipos de muros de contencin de hormign armado

    - Muros de hormign ciclpeo

    El concreto ciclpeo es una mezcla de concreto con cantos o bloques de

    roca dura. Generalmente, se utilizan mezclas de 60% de concreto y 40% de

    volumen de piedra. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que a mayor cantidad de

    piedra existe mayor posibilidad de agrietamiento del muro, por presencia de zonas

    de debilidad estructural interna. En ocasiones se le colocan refuerzos de varilla de

    acero dentro del concreto ciclpeo para mejorar su resistencia interna. El diseo

    21

  • de un muro de concreto ciclpeo es muy similar al de los muros de concreto

    simple rgidos y masivos (Surez, 1998).

    2.4.2 ESTRUCTURAS DE CONTENCION FLEXIBLES

    Son estructuras masivas, flexibles. Se adaptan a los movimientos. Su

    efectividad depende de su peso y de la capacidad de soportar deformaciones

    importantes sin que se rompa su estructura.

    Los muros flexibles son estructuras que se deforman fcilmente por las presiones

    de la tierra sobre ellas o que se acomodan a los movimientos del suelo. Los muros

    flexibles se disean generalmente, para resistir presiones activas en lo que se

    refiere a su estabilidad intrnseca y actan como masas de gravedad para la

    estabilizacin de deslizamientos de tierra. Existen varios tipos de muros flexibles y

    entre ellos los ms usados son:

    - Muros de gaviones

    Figura 2.5 Perfil tpico de un muro de gaviones

    - Tierra reforzada

    Figura 2.6 Distintos tipos de tierra reforzada

    22

  • - Estructuras ancladas

    Figura 2.7 Sistema de anclajes

    Cada uno de estos tipos de muros posee unas caractersticas especiales de

    construccin, diseo y comportamiento.

    2.4.3 SISTEMAS DE CONTENCION MIXTOS

    Este tipo de sistema consiste en estructuras esbeltas, las cuales

    generalmente trabajan empotradas en su punta inferior. Internamente estn

    sometidas a esfuerzos de flexin y cortante.

    Las estructuras mixtas son elementos capaces de resistir esfuerzos a flexin que

    se generan internamente producto de los empujes de tierra. Por lo general estos

    sistemas se proyectan enterrados en el suelo de modo que se atraviese la

    posible superficie de falla (Surez, 1998). Estas estructuras suelen acomodarse al

    suelo de acuerdo a las solicitaciones que este le impone y sus principales

    caractersticas son:

    - Se colocan o ejecutan previamente a la excavacin.

    - Alcanzan una profundidad mayor de la profundidad de excavacin. Esto

    implica que el terreno en la parte excavada trabaje en estado pasivo.

    - La mayora de ellos (de acuerdo a su conformacin) son impermeables,

    tanto los elementos constituyentes como las juntas. Por lo tanto, permiten

    23

  • hacer excavaciones bajo el nivel fretico con garantas, aunque habr que

    bombear el agua para evitar posibles filtraciones. Puede resultar interesante

    profundizar el muro, para reducir el caudal a bombear, o evitar problemas

    de sifonamiento, o arrastres. Con esto, el camino de la filtracin ser mayor,

    se reducir el gradiente, los caudales sern menores, y la posibilidad de

    sifonamiento, por lo tanto, tambin se ver reducida.

    - Soportan muy bien los esfuerzos de flexin. An as, puede haber

    necesidad de recurrir a apoyos intermedios por exceso de flexibilidad o bien

    porque los movimientos que se producen son excesivos.

    Dado que estas estructuras tambin se adaptan a las deformaciones que le

    impone la presin del suelo, en ocasiones puede resultar necesario aplicar

    elementos de soporte de muy diverso tipo. El elemento de soporte natural, es el

    terreno que hay en el intrads de la pantalla, que trabaja a pasivo. Pero en

    ocasiones este pasivo no es suficiente para asegurar la estabilidad de la pantalla,

    y se necesitan elementos adicionales, estos elementos de soporte pueden ser

    anclajes o bien puntales, la cantidad de estos dependen de cada situacin

    (Surez, 1998).

    2.4.4 TIPOS DE ESTRUCTURAS DE CONTENCION MIXTAS

    Dentro de esta clasificacin encontramos diversos sistemas entre los cuales

    podemos destacar:

    - Muros pantalla

    - Pantallas de pilotes

    - Muro berlins

    En este punto queremos dejar en claro de que algunos autores clasifican a

    este grupo de sistemas como simplemente pantallas, sin embargo en nuestro

    anlisis nos es pertinente encasillarlo dentro de este grupo, ya que por su forma

    se les denomina pantallas, pero en su naturaleza, consisten en muros de

    contencin mixtos.

    Por otra parte, el objeto de esta memoria es realizar un anlisis comparativo

    de estos sistemas, por ello describirlos, es motivo de largo desarrollo. Por lo tanto

    es pertinente dedicar un capitulo aparte para describir a cabalidad el

    funcionamiento de cada una de estas tres ltimas estructuras de contencin.

    24

  • CAPITULO 3 MUROS PANTALLA

    3.1 INTRODUCCION

    La caresta del suelo en las ciudades, las limitaciones urbansticas de altura

    y volumen de edificacin han determinado un gran incremento en la ejecucin de

    subterrneos. En algunos casos, el aprovechamiento del subsuelo estaba muy

    limitado por las caractersticas pobres del terreno, la presencia de nivel fretico

    alto o la proximidad de edificaciones que se podan ver afectadas el momento de

    la ejecucin de las excavaciones. Cuando las circunstancias no eran demasiado

    desfavorables, se proceda a la excavacin y, en algunos casos, a la construccin

    posterior de los muros de contencin de las paredes de la excavacin, y, en otros,

    a la ejecucin de los muros por medio de socalzados. Sin embargo, desde hace

    unos 40 aos, la tcnica de pantallas continuas de hormign o muros pantalla, ha

    venido a resolver la mayor parte de los problemas, permitiendo la excavacin en

    condiciones muy desfavorables (Pardo, revista Bit 2001).

    3.2 MUROS PANTALLA

    Los muros pantalla (o tambin denominadas paredes moldeadas) son

    muros de hormign armado de seccin rectangular, que presentan una

    continuidad funcional a lo largo de su traza y que se construyen en el terreno

    desde la superficie del mismo, en forma de paneles discontinuos, antes de realizar

    la excavacin del terreno. El equilibrio durante la ejecucin de la zanja se

    mantiene bien por si misma, dependiendo de la calidad del suelo, o bien, gracias

    al empleo de lodos bentonticos, los cuales rellenan completamente la excavacin.

    Adems de su utilizacin para proteger excavaciones, las pantallas pueden ser

    empleadas para proporcionar barreras impermeables en la cimentacin de presas,

    sobre todo de materiales sueltos. En estos casos, en su construccin se emplea

    un material impermeable y deformable, constituido bsicamente por una mezcla

    de bentonita Cemento u hormign plstico.

    3.3 PROCESO CONSTRUCTIVO

    Por lo general la metodologa constructiva de un muro pantalla consta de

    un proceso continuo y repetitivo, que presenta leves variaciones en su estructura,

    debido a la naturaleza y singularidad de cada proyecto, y condicionado

    directamente a la calidad del suelo en donde se ejecutara el sistema de

    contencin. A modo de descripcin podemos presentar la siguiente secuencia

    constructiva para un suelo de buena calidad y en ausencia de nivel fretico

    (Cimentaciones especiales Valencia, Junio 2007).

    25

  • 3.3.1 DEMOLICIN DE CIMENTACIONES CONTIGUAS

    Se procede en esta etapa al marcado del contorno del muro pantalla

    demoliendo todas aquellas cimentaciones que puedan causar problemas en la

    ejecucin del muro pantalla. Se debe revisar la posible presencia de cualquier tipo

    de instalacin subterrnea (agua potable, gas, alcantarillado, etc.).

    3.3.2 EXCAVACIN DEL MURO GUA

    Se debe poner especial inters en la eliminacin de cualquier resto de

    cimentacin o terreno duro antes de comenzar la construccin del muro gua. Si

    fuese necesaria una excavacin mas profunda para eliminar estos restos de

    cimentaciones se rellenara con mortero de cemento de dosificacin de 40 Kg. de

    cemento por m3 de arena.

    3.3.3 ARMADO DEL MURO GUA

    Una vez regularizada la zanja de la excavacin (con mortero si fuera

    preciso), se procede al montaje de la armadura del murete gua en todo el

    contorno.

    3.3.4 ENCOFRADO DEL MURO GUA

    Se podr encofrar a un solo nivel los dos muros o a dos niveles, pero en

    ambos casos es importante mantener el alineamiento y verticalidad.

    3.3.5 APUNTALAMIENTO DEL MURO GUA

    Durante el proceso de excavacin es importante que este no se desve

    producto de los impactos que pueda recibir de la maquina pantalladora, as que

    debe construirse con material de buena calidad, un hormign del tipo H-30 sera el

    adecuado.

    3.3.6 MURO GUA TERMINADO

    Debido a su importancia este deber estar perfectamente alineado,

    aplomado y firme en toda su longitud.

    26

  • Figura 3.1 corte tipo para muro gua construido en suelo cohesivo

    Figura 3.2 corte tipo para muro gua construido en suelo granular

    3.3.7 LLEGADA DE LA MAQUINARIA

    Se debe contar con el espacio suficiente para emplazar esta maquina de

    gran tamao, en lo posible, dentro de los limites de la obra, es importante para

    esto contar con los permisos municipales correspondientes, ayudas a la descarga,

    etc.

    3.3.8 EQUIPO DE LODOS (OPCIONAL)

    Si es que es necesario el uso de este se debe estudiar la mejor solucin

    para mantener el entorno limpio, por lo bsico se debe contar con una toma de

    agua de 1 y electricidad a 400 V. unos 60 KW.

    3.3.9 EXCAVACIN

    Para que la maquina pantalladora trabaje bien deber situarse sobre una

    plataforma totalmente llana, libre de montculos que la hagan balancearse.

    Mientras esta trabaja el personal deber mantenerse alejado del radio de accin

    de esta, exceptundose el personal auxiliar destinado para estas faenas.

    27

  • Figura 3.3 Excavacin de panel inicial del muro pantalla mediante cuchara bivalva.

    Esta excavacin se puede realizar utilizando distinta maquinaria, la eleccin

    del tipo de maquina depende del tipo de suelo en el cual se emplazara el muro

    pantalla.

    a) Cuchara bivalva: Esta cuchara consiste en un par de cucharas de 5 a 6

    toneladas de peso, que se accionan mecnica o hidrulicamente mediante cables

    de acero. Esta se emplea en terrenos que lo permitan, es decir en donde sus

    caractersticas de fuerza y desgarre de terreno (dadas principalmente por el peso

    propio de la cuchara) permitan el avance en la excavacin.

    Imagen 3.1 Cuchara bivalva.

    b) Trpano: se emplea en terrenos excesivamente duros, o en roca, que no

    pueden ser arrancados por la cuchara bivalva. El trpano es un elemento metlico,

    generalmente cilndrico, de entre 2 y 3 metros de altura, que pesa entre 5 y 10

    toneladas, y que se deja caer desde una altura de 4 a 5 metros. Al caer, rompe el

    28

  • terreno del fondo de la zanja, que se extrae con la cuchara bivalva. Tiene como

    inconveniente que produce vibraciones elevadas. Esto convierte al trpano en un

    sistema de excavacin prcticamente inviable en ciudades.

    c) Hidrofresa: es un elemento excavador con ruedas dentadas que giran en

    sentidos contrarios, arrancando el terreno. La elevada friccin que se produce en

    las ruedas dentadas, hace necesaria la refrigeracin de las mismas, as como de

    la roca. Para ello, se emplea como lquido refrigerante los lodos bentonticos, que

    se inyectan mediante un dispositivo de la propia mquina. Los propios lodos se

    mezclan con el detritus de la excavacin, gracias a lo cual se extraen del fondo de

    la zanja. Dado que los lodos bentonticos se recirculan para permitir esta

    extraccin, han de ser "reciclados", o limpiados, mediante la eliminacin de los

    restos de terreno extrados del fondo de la zanja. La hidrofresa, a pesar de ser el

    mejor sistema, pues apenas produce vibraciones y es el ms rpido, presenta el

    inconveniente de que son mquinas caras, por lo que se puede elevar el coste de

    la construccin de la pantalla.

    Imagen 3.2 Hidrofresa.

    3.3.10 MOVIMIENTO DE TIERRAS

    Se deber contar con la maquinaria adecuada para trasladar el material que

    se va excavando en la medida que la maquina excavadora avance.

    3.3.11 REPLANTEO DE LA EXCAVACIN

    A medida que se avanza se deber tomar la profundidad y verticalidad de la

    excavacin para cumplir con lo proyectado.

    3.3.12 ALMACENAMIENTO DE LAS ARMADURAS

    Es importante programar la llegada y almacenamiento de las armaduras

    que se utilizaran, adems de contar con un numero superior de armaduras al que

    se prev hormigonar cada semana para evitar contratiempos.

    29

  • 3.3.13 INSTALACIN DE JUNTAS

    Para estos efectos se utiliza un tubo de acero, colocado con la ayuda de

    una gra, cuyo dimetro depende del espesor del muro, de colocara uno al lado

    de la armadura que quede libre, de modo de confinar el espacio en donde se

    verter el hormign.

    Figura 3.4 Instalacin de juntas

    3.3.14 INSTALACIN DE LA ARMADURA

    Una vez cumplida la profundidad del proyecto de procede a instalar las

    armaduras con la ayuda de una gra con la capacidad suficiente. Habr siempre

    personal auxiliar dirigiendo los movimientos del operador. El personal auxiliar

    podr guiar la colocacin de la armadura mediante cabos atados en sus extremos,

    esto nunca se debe hacer por contacto directo personal armadura. La armadura

    una vez introducida en la excavacin se suspender del murete gua por medio de

    barrotes, evitando as que pueda tocar el fondo, mantendremos con esta

    operacin el recubrimiento requerido de hormign en el fondo. Las armaduras

    debern en lo posible ser machihembradas para mantener el recubrimiento lateral,

    alternativamente se podrn utilizar topes plsticos de los que se utilizan

    comnmente para conservar el recubrimiento en las paredes del muro.

    30

  • Figura 3.5 Instalacin de la armadura

    3.3.15 INSTALACIN DEL TUBO TREMIE DE HORMIGONADO

    Este es un gran tubo que se instala dentro de las armaduras, que se

    asemeja a un embudo de grandes dimensiones, este nos permitir vaciar el

    hormign muy cerca del fondo de la excavacin, evitando as una altura de cada

    del hormign demasiado grande, lo que nos puede ocasionar la acumulacin de

    material grueso en el fondo.

    3.3.16 VERTIDO DEL HORMIGN

    Se procede a rellenar la excavacin con hormign mediante la

    aproximacin del camin en lo posible, de cualquier modo se puede utilizar un

    mtodo alternativo. El hormign para estos efectos debe ser de consistencia mas

    o menos liquida, recomendable con un cono de 18 a 20 centmetros. Una vez que

    el hormign ha llegado a la cota proyectada se retira el tubo Treme.

    31

  • Figura 3.6 Instalacin del tubo Tremie y vertido del hormign

    3.3.17 DESCABEZADO DEL MURO PANTALLA

    Pasado un tiempo prudente para que el hormign adquiera la resistencia

    proyectada se procede a demoler el murete gua con la ayuda de maquinaria, para

    posteriormente picar la superficie del muro, eliminando as la lechada y

    preparando la junta para la viga de coronacin.

    3.3.18 VIGA DE CORONACIN

    Antes de montar las armaduras de esta, se realiza el enderezado de los

    fierros que salen del muro, de modo de conectar estos a la nueva viga. Luego se

    colocan los moldajes y se hormigonar de acuerdo al proyecto de anclajes (si los

    hubiera).

    3.3.19 INSTALACIN DE ANCLAJES (OPCIONAL)

    Se perforara el muro para la instalacin de los anclajes para posteriormente

    rellenar con cemento lquido el fondo de la perforacin, para as producir el bulbo.

    Pasados aproximadamente unos 7 das de hecho esto se procede al tensado de

    los anclajes segn lo proyectado.

    3.3.20 EXCAVACIN

    Una vez instalado el muro se puede realizar la excavacin con la seguridad

    de que este proceso no va a alterar el entorno y se mantendr la estabilidad del

    talud (Cimentaciones especiales Valencia, Junio 2007).

    32

  • Se recomienda siempre verificar el aplome del muro durante el proceso de

    excavacin, esto nos permitir verificar continuamente la estabilidad de la

    estructura. Desplazamientos excesivos desde la posicin proyectada pueden

    advertirnos acerca de descuidos en el proceso constructivo o simplemente un mal

    diseo del mismo.

    33

  • CAPITULO 4 PANTALLAS DE PILOTES

    4.1 INTRODUCCION

    Cuando en obra no se disponen de los medios adecuados para ejecutar un

    muro pantalla (pared moldeada) aparecen nuevas alternativas para contener los

    empujes de tierra. Esta nueva alternativa viene dada por una disposicin

    inteligente que se les da en obra a un conjunto de pilotes hormigonados in situ,

    esta disposicin es lineal en planta para que as este grupo de pilotes pueda

    conformar un muro de contencin cuya resistencia a las presiones que le impone

    la masa de suelo es funcin principalmente de la calidad del cuelo, el nivel del

    empotramiento en el que se dichos pilotes se encuentren bajo la cota final de

    excavacin y el distanciamiento que se proyecte entre ellos.

    4.2 PANTALLA DE PILOTES

    Las pantallas de pilotes son un tipo de pantalla, o estructura de contencin

    flexible, empleada habitualmente para obras de civiles que requieren la ejecucin

    de excavaciones profundas, tales como estacionamientos subterrneos u obras

    ribereas. Por lo general son requeridos cuando se carece de espacio para

    construir y se necesita mantener las lneas de edificaciones en zonas muy

    urbanizadas. En lneas generales la funcin que cumplen las pantallas de pilotes

    no dista mucho de las que cumplen los muros pantalla mencionados en detalle

    anteriormente, la diferencia radica en la forma de ejecucin y de los medios de los

    que se disponga en obra (wikipedia, 2007).

    Es importante destacar que en los tipos de pantallas de pilotes que

    podemos obtener son ilimitadas, ya que se puede manejar la disposicin de los

    pilotes de acuerdo a los requerimientos del proyecto, entregando con frecuencia

    soluciones elegantes y econmicas a problemas insolubles por otros mtodos o

    imposibles de realizar por carencia de los elementos necesarios en obra (Oliveros,

    Revista de obras Publicas, Agosto 1954).

    4.3 TIPOS DE PANTALLAS DE PILOTES

    Principalmente los tipos de pantallas de pilotes se diferencian entre si por

    su capacidad de cierre en la contencin de suelo y aguas subterrneas, capacidad

    que es funcin de la forma en la cual el proyectista disponga los pilotes en planta.

    As, de acuerdo a esto, podemos encontrar formas ilimitadas pero tal vez de difcil

    aplicabilidad en terreno. Es por este motivo que en la prctica resulta recurrente

    encontrar pantallas de pilotes que se caracterizan por su efectividad y sencillez

    34

  • constructiva, y que se diferencian principalmente por el nivel de permeabilidad que

    presentan en la contencin del nivel fretico.

    4.3.1 PANTALLAS DE PILOTES CONTIGUOS

    Las pantallas de pilotes separados o aislados consisten en un conjunto de

    pilotes alineados dispuestos de forma individual. Esta forma de contencin se ha

    de emplear en terrenos cohesivos, de buena calidad y en ausencia de nivel

    fretico, producto de la separacin que se proyecta entre los pilotes (Wikipedia,

    2007).

    La principal caracterstica de este tipo de pantallas es que el terreno se

    mantiene trabajando por efecto arco, esto como efecto de la presin que el suelo

    ejerce contra los pilotes (Oliveros, Revista de obras Publicas, Agosto 1954).

    Figura 3.1 corte tpico de pantalla de pilotes contiguos

    Para este tipo de pantallas se puede optar, de acuerdo a los requerimientos

    de diseo, por la inclusin de un muro entre estos pilotes, muro que se ejecuta a

    medida que se van descubriendo los pilotes en el proceso de excavacin masiva

    35

  • Figura 3.2 corte tpico de pantalla de pilotes contiguos con muro intermedio

    4.3.2 PANTALLAS DE PILOTES TANGENTES

    Las pantallas de pilotes tangentes consisten en un conjunto de pilotes

    alineados dispuestos de modo de que se mantengan el contacto entre ellos

    mediante una lnea de tangencia longitudinal. Esta forma de contencin se ha de

    emplear en terrenos cohesivos de mediana calidad. Se emplean si no hay

    problemas por el nivel fretico, esto debido a que el agua puede escurrir a travs

    de estas lneas de tangencia presentes en la envolvente de los pilotes (Wikipedia,

    2007).

    Figura 3.3 corte tpico de pantalla de pilotes tangentes

    4.3.3 PANTALLAS DE PILOTES SECANTES

    Este tipo de pantallas consiste en un conjunto de pilotes alineados y

    construidos de modo que los pilotes se dispongan sobreponindose unos sobre

    otros, logrando as una mayor impermeabilidad y resistencia a los empujes de

    tierra, debido al trabajo de conjunto que adopta la pantalla con esta disposicin.

    Se emplean cuando las filtraciones entre pilotes (tangentes o separados), pueden

    36

  • poner en riesgo la pantalla o los terrenos que sustenta (Wikipedia, 2007). La forma

    constructiva de este tipo de pantalla presenta una mayor complejidad que los

    sistemas anteriores, ya que en parte del proceso se debe perforar parte de los

    pilotes para lograr el traslapo.

    Esta pantalla se compone de dos tipos de pilotes: los primarios, que

    estructuralmente son de hormign armado y los pilotes secundarios, que se

    ejecutan solo con hormign. Para lograr construir esta pantalla en especial se

    debe construir inicialmente un murete gua, cuya forma sirva de referencia para

    que la maquina perforadora logre realizar el traslapo entre los pilotes. En un

    primer paso se perforan y hormigonan los pilotes secundarios contiguos al pilote

    primario central, luego de realizado esto se procede a excavar entre ellos el pilote

    primario. Durante este proceso se va excavando el terreno y a la vez, parte de los

    dos pilotes secundarios. Luego de esto se introduce la armadura del pilote

    primario y posteriormente se hormigona.

    Figura 3.4 Cortes tpicos de pantalla de pilotes secantes

    El procedimiento general para la construccin de los tipos de pantallas

    anteriormente descritas, se basa en la ejecucin sucesiva de pilotes hormigonados

    in situ, la forma en como dispongamos estos pilotes en obra determinan que tipo

    de pantalla de pilotes estamos usando. Es por esto que nos parece pertinente

    referirnos a los pilotes hormigonados in situ, ya que las caractersticas propias de

    estos sern adoptadas por las pantallas trabajando en conjunto.

    37

  • 4.4 PILOTES HORMIGONADOS IN SITU

    Se definen como pilotes hormigonados "in situ" a aquellos pilotes de

    hormign (con o sin armadura), cuya ejecucin se efecta perforando previamente

    el terreno y rellenando la excavacin con hormign fresco y las correspondientes

    armaduras. Se consideran los siguientes tipos de pilotes hormigonados "in situ":

    a) Atendiendo al modo de sostener las paredes de la perforacin:

    - Pilotes con entubacin recuperable: La entubacin se extrae a medida que

    se hormigona el pilote, y es siempre de acero.

    - Pilotes con entubacin perdida: La entubacin constituye la proteccin

    exterior o forro del pilote.

    - Pilotes perforados con lodos bentonticos: Son los pilotes en los que se

    utiliza, como contencin de las paredes de perforacin, lodo bentontico.

    - Pilotes perforados sin sostenimiento: Pilotes en los que no se utiliza ningn

    sistema de contencin de las paredes de perforacin por permitirlo el terreno, sin

    que se prevea presencia de agua.

    - Pilotes perforados con barrena continua: Pilotes perforados con una hlice

    contina de fuste hueco, a travs del cual se procede al hormigonado a medida

    que se extrae la hlice.

    b) Atendiendo a la forma de introducir la entubacin en el terreno:

    - Pilotes de desplazamiento: La entubacin se hinca con azuche inferior

    desplazando el terreno por percusin.

    - Pilotes sondeados: La entubacin se introduce en el terreno, extrayendo al

    mismo tiempo los productos de su interior mediante cuchara, sonda o cualquier

    otro artificio.

    c) Atendiendo a la forma de la entubacin:

    - Pilotes de entubacin abierta: La entubacin no tiene fondo, y puede ser

    introducida en el terreno por hinca o medios mecnicos alternativos.

    - Pilotes de entubacin cerrada: La entubacin tiene fondo, constituyendo

    una caja prcticamente impermeable que asla al pilote del terreno. En este caso

    los pilotes son, necesariamente de entubacin perdida y de desplazamiento.

    38

  • - Pilotes de entubacin taponada: La entubacin es abierta, pero se hinca

    con tapn de grava y hormign, o bien con azuche perdido. Durante la hinca la

    entubacin se comporta como cerrada, pero luego suele recuperarse, funcionando

    como una entubacin abierta (pliego de descripciones tcnicas generales para

    obras de carreteras y puentes, Parlamento Europeo, 2002).

    La principal caracterstica de estos pilotes es que de la resistencia total que

    presentan, un gran porcentaje se debe a la friccin lateral que se produce por el

    contacto directo entre el suelo y el hormign, lo que los convierte en elementos de

    fundacin muy eficiente cuando el estrato firme de fundacin esta muy profundo

    (Pliego de descripciones tcnicas generales para obras de carreteras y puentes,

    2002).

    4.5 PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO DE PILOTES HORMIGONADOS IN

    SITU

    El procedimiento que se describe a continuacin es el procedimiento de

    ejecucin para pilotes hormigonados in situ con camisa recuperable, que

    constituye una del tcnicas mas usadas, este procedimiento se puede resumir de

    los siguientes pasos:

    Posicionamiento del equipo perforador sobre el punto de perforacin, previamente marcado por el topgrafo.

    Colocacin de la corona de perforacin, verificando su ubicacin en los ejes x y y, por el ayudante de perforacin.

    Introduccin de la primera camisa o tubo de perforacin (largos desde los 2 a 5 metros), verificando la verticalidad por medio del instrumental electrnico del

    equipo y en forma manual, por medio de un nivel.

    Luego, por medio del taladro de perforacin, se procede perforar y retirar el

    material excavado del interior del tubo, procurando no avanzar por delante de

    la corona de perforacin.

    Una vez que el primer tubo ha sido colocado e introducido completamente en forma rotativa en el suelo, se procede a colocar el prximo tubo uniendo ste

    con la unin macho-hembra respectiva. Despus se introduce nuevamente el

    taladro y se prosigue con la perforacin, encamisando simultneamente toda la

    excavacin. Durante ste proceso, se verifica siempre la verticalidad, hasta

    que se llega a la profundidad deseada. Una vez alcanzada la cota de fundacin

    39

  • determinada por el mecnico de suelos, se verifica la profundidad por medio

    del profundmetro electrnico en el equipo y en forma manual por medio de una

    cinta de medir flexible.

    Se procede entonces a colocar la enfierradura prefabricada, verificando previamente su confeccin, dimetro y existencia de distanciadores (que

    aseguran su perfecto centrado en el tubo de perforacin y en la excavacin y

    un recubrimiento parejo de hormign de la enfierradura).

    Una vez instalada la enfierradura, se procede a colocar los tubos de hormigonado o tremie (de distintas longitudes, que tambin estn provistos de

    uniones macho-hembra), hasta que el extremo inferior llegue al fondo del

    pilote. Una vez realizado esto, se inicia el colado o hormigonado del pilote con

    hormign con cono 20 cm. A medida que comienza subir el nivel de hormign

    dentro del tubo de perforacin, se comienza a retirar el tubo de hormigonado,

    procurando que ste est siempre introducido a una profundidad mnima de 3

    metros por debajo del nivel de hormign. En el caso del tubo de perforacin,

    ste se va retirando lentamente con la salvedad que el extremo inferior (corona

    de perforacin) debe quedar aproximadamente 2 metros por debajo del nivel

    de hormigonado. Este proceso se repite hasta que el nivel de hormign

    alcance el nivel superior solicitado y se hayan retirado todos los tubos de

    perforacin.

    La ejecucin (tiempos, metodologa y datos anexos) de cada pilote confeccionado, debe quedar anotado en una hoja de control de calidad que se

    deber realizar para cada pilote (MEC, Procedimiento de hormigonado para

    pilotes In Situ, 2007).

    40

  • Figura 3.5 Procedimiento ejecucin de pilotes hormigonados in situ

    41

  • CAPITULO 5 MURO TIPO BERLINS

    5.1 INTRODUCCION

    Cuando se carecen de los medios para realizar pantallas de hormign

    armado (de pilotes hormigonados in situ o muros pantalla) y las condiciones de

    calidad de suelo lo permiten, debemos buscar alternativas para darle solucin

    nuestro problema.

    Es aqu en donde aparece una solucin, de complejidad menor respecto de

    los sistemas anteriormente descritos, pero por esta razn, con campo de

    aplicabilidad mucho ms limitado, debido a las falencias que presenta la

    simplicidad de su diseo. Es por ello que expondremos la solucin de Muro tipo

    Berlins, que es aplicable cuando se conjugan situaciones favorables para su

    ejecucin.

    5.2 MURO BERLINS

    Esta tcnica consiste en fabricar un muro de contencin mediante el

    hincado de perfiles H, separados a 1,5 m aproximadamente entre perfiles

    (Dependiendo del calculo), luego a medida que avanza en la excavacin masiva

    se instalan tablones entre perfiles los que van bajando a medida que avanza la

    excavacin.

    Para mantener la estabilidad del muro se debe anclar ya sea con anclajes

    de barra o cables. Esta solucin es particularmente til en terrenos arenosos o de

    baja cohesin con ausencia de bolones (Constructora Lancuyn, Ficha tcnica

    Muro Tipo Berlins, 2007).

    Las vigas de acero de ala ancha se utilizan como pilote-soleras, tambin es

    posible la utilizacin de tuberas de acero, canales de acero y miembros de

    concreto prefabricado, aunque con menor recurrencia que los perfiles H. Alguna

    de las ventajas de colocar los tablones al frente del ala es su facilidad de

    instalacin.

    42

  • Figura 5.1 Corte tpico de un Muro Berlins

    5.3 PROCESO CONSTRUCTIVO

    El proceso constructivo es sencillo y lgico producto de la simplicidad del

    sistema y se puede describir mediante el siguiente mtodo.

    5.3.1 TRAZADO EN PLANTA

    Se trazan en terreno las posiciones indicadas en el diseo para los perfiles,

    todo esto se ejecuta antes de realizar la excavacin y con la ayuda de

    equipamiento debidamente calibrado y certificado.

    5.3.2 HINCADO DE LOS PERFILES

    Una vez marcada sobre el terreno la posicin de los perfiles, se procede al

    hincado de los mismos. Este proceso se realiza con la ayuda de un equipo tipo

    martinete, el cual introduce los perfiles en el suelo, preocupndose

    constantemente, a medida que se avanza en el hincado, de la verticalidad de los

    elementos.

    La capacidad que deber tener este equipo depende directamente de la

    calidad del suelo donde se emplazara el muro berlins y de la profundidad de

    hincado que se alcanzara en el terreno. En esta parte del proceso se debern

    hincar la totalidad de los perfiles que conformaran el muro.

    5.3.3 EXCAVACION Y COLOCACION DE TABLONES

    Luego de hincados los perfiles se debe comenzar la excavacin, la cual se

    puede ejecutar en forma manual o con la ayuda de maquinaria excavadora,

    dependiendo de los recursos con los que se cuente en obra. A medida que se

    avanza en la excavacin y perfilado se van colocando los tablones entre las alas

    43

  • de los perfiles H (o alternativamente en la parte frontal). La programacin de la

    secuencia entre faenas de avance en la excavacin y colocacin de los tablones

    la entrega el diseo y esta condicionado directamente a las presiones de tierra que

    se van generando al avanzar hacia estratos ms profundos. Esta secuencia se

    debe realizar cuidando la estabilidad del muro en construccin.

    Se avanzara as progresivamente hasta llegar a la cota de excavacin proyectada.

    Figura 5.2 Instalacin de tablones entre los perfiles H

    5.3.4 COLOCACION DE ELEMENTOS DE APOYO

    Estos elementos de apoyo consisten en anclajes colocados directamente a

    los perfiles H. La consideracin de estos anclajes depende de la profundidad que

    se requiera en la excavacin y se van colocando a medida que se profundiza la

    excavacin.

    Adicionalmente, cuando se consideran anclajes, los perfiles H son unidos

    mediante vigas de madera o metlicas, logrando as un trabajo de contencin en

    conjunto de todos los perfiles.

    5.4 DISEO

    Debido a que la metodologa que se utiliza para determinar las

    caractersticas de los elementos constituyentes de un Muro Berlins presenta

    diferencias respecto de los sistemas de contencin anteriormente descritos

    (Capitulo II, Estructuras de contencin), nos es pertinente dedicar unas lneas a la

    descripcin de la metodologa.

    Es un principio bien establecido que las fuerzas laterales del terreno se concentran

    en los perfiles H, debido a que las presiones que reciben los tablones producto de

    los empujes de tierra son descargados directamente al elemento hincado . Esta

    redistribucin de la presin lateral resulta de los siguientes factores:

    44

  • 1) En el proceso constructivo el suelo se remueve antes de colocar el

    tabln, por lo que se permite deformacin lateral en las soleras,

    concentrando carga.

    2) Las soleras son ms rgidas que los tablones. Al continuar la excavacin

    las soleras atraen carga y los tablones relevan carga al

    deflectarse. La Figura 5.3 presenta la redistribucin de presin debido a

    la accin de arco.

    Figura 5.3 Distribucin de presiones en un Muro Berlins

    Debido a la accin de arco desarrollada, el diseo de los tablones se basa

    en la experiencia y en reglas empricas, en lugar del clculo de esfuerzos de

    flexin del diagrama de presiones. La tabla siguiente presenta el rango usual de

    espesores de tablones.

    Luz Libre 1,8 m 2,4 m

    Espesor de Tabln 3 pulgadas 3 a 4 pulgadas

    Tabla 5.1 Espesores tpicos de tablones

    45

  • El espesor mayor para la luz libre de 2,4 m. est asociado con cortes ms

    profundos de 10 m. o en suelos que tienen caractersticas menos favorables al

    efecto de arco, tal como arenas saturadas con cohesin.

    Los pilotes-solera (o perfiles H) deben disearse para la carga lateral total

    actuando sobre la distancia entre pilotes-solera adyacentes. Es importante

    proporcionar al pilote-solera con la capacidad adecuada para soportar la

    componente vertical de la carga transmitida por los anclajes; sino fuera as, existe

    riesgo de ocurrir asentamiento y desplazamiento lateral. Una consideracin de

    diseo asociada es la adecuada resistencia proporcionada por la presin de tierra

    pasiva en el lado interior de la solera por debajo de la excavacin.

    Un procedimiento para mejorar la capacidad portante y la resistencia lateral es

    empotrar la porcin inferior de una solera pre - excavada en concreto.

    5.5 PRECAUCIONES CONSTRUCTIVAS

    5.5.1 NIVEL FREATICO Y AGUAS SUPERFICIALES

    Cuando existe preocupacin sobre desplazamientos del terreno circundante

    a la excavacin, es crtico tener un control adecuado sobre el nivel fretico y el

    agua superficial. Debe asegurarse que el agua de escorrenta no entra a la

    excavacin, si esto ocurre, existe el peligro serio de producirse un lavado del suelo

    detrs de los tablones.

    En material granular con nivel fretico, un corte vertical por debajo del nivel

    fretico conducir a que el material se deslice conforme el agua fluye hacia la

    excavacin. Se necesitan medidas de prevencin apropiadas para deprimir el nivel

    fretico antes de ejecutar las excavaciones, de manera de prevenir que el agua

    salga por la cara de la excavacin llevndose el contenido fino del suelo. Las

    medidas incluyen la instalacin de sumideros dentro de la excavacin y mantener

    una berma con pendiente (Figura 5.4).

    Figura 5.4 Solucin tipo de agotamiento del nivel fretico para Muro Berlins

    46

  • El bombeo al pie de la berma deprime el nivel fretico por debajo del agua

    donde se colocan los tablones. Otras tcnicas de estabilizacin como

    congelamiento e inyecciones tambin pueden se empleadas.

    Algunas situaciones difciles son:

    1) Suelos ligeramente cohesivos (arenas arcillosas y limos) que drenan

    lentamente y tienden a correrse al ser expuestos.

    2) Justamente sobre la parte superior de una capa impermeable infrayacente

    dentro de la profundidad de excavacin. En esta zona existe una pequea

    carga, de modo que el agua tiende a fluir por un perodo de tiempo largo.

    5.5.2 ZONA EXCAVADA DETRS DEL MURO

    El espacio que ha sido excavado en exceso detrs de los tablones de

    madera debe ser adecuadamente rellenado con material de relleno. Usualmente

    este material es el mismo suelo que se esta extrayendo, pero si existe

    preocupacin sobre infiltracin, el suelo puede mezclarse con cemento y ser

    colocado seco. Tambin se puede utilizar concreto poroso en esta zona, actuando

    como relleno y como filtro.

    5.6 APLICABILIDAD

    El sistema de muros con soleras y tablones se aplica a todo tipo de suelo, a

    excepcin de arcillas muy blandas y suelos sueltos o dilatantes de baja plasticidad

    bajo el nivel fretico. El requisito de efectuar depresin del nivel fretico y la

    posibilidad de prdida de terreno, puede eliminar la practicabilidad de este sistema

    en muchos casos, especialmente cuando existen estructuras adyacentes a la

    excavacin.

    La alternativa de bombeo contnuo, o mtodo impermeable como

    tablestacado metlico o pantallas de concreto tambin influenciarn la decisin de

    utilizar el sistema de muros con soleras y tablones.

    Si no existen requerimientos especiales en el mtodo constructivo debido a

    las condiciones imperantes en el sitio, el mtodo de muros con soleras y tablones

    es el ms econmico.

    5.7 DESPLAZAMIENTOS

    La causa ms severa de desplazamiento es la prdida de material por

    superficie y nivel fretico o por flujo contnuo de material que se desliza, como

    limos o arenas arcillosas saturadas.

    47

  • Las fuentes adicionales de desplazamiento son deflexin de los tablones,

    sobreexcavado y relleno inapropiado en la parte posterior de los tablones, o

    procedimientos inapropiados durante la pre-excavacin de las soleras.

    En base a casos publicados en la literatura, puede concluirse que para

    muros tipo Berlins bien construidos e instalados en condiciones apropiadas del

    suelo, los desplazamientos son mnimos. Es ms, estos desplazamientos no son

    muy distintos de los desplazamientos que se esperaran en muros ms rgidos,

    como pantallas de hormign (Alva, Diseo y construccin de cimentaciones).

    48

  • CAPITULO 6 CONSIDERACIONES CONSTRUCTIVAS

    6.1 INTRODUCCION

    En la normativa chilena no existen publicaciones que rigan especficamente

    las consideraciones constructivas especificas que se deben tener en cuenta al

    momento de ejecutar un proyecto de muros de contencin del tipo que se han

    estudiado en esta memoria (muros pantalla, pantallas de pilotes y muro berlins).

    Por esta razn, en este capitulo se indicaran las consideraciones que se

    deben tener en cuenta respecto de los materiales que se usan para construir estas

    estructuras. Estas consideraciones consisten en extractos de las normativas

    nacionales, como internacionales, que en su contenido presentan indicaciones

    aplicables a estas estructuras, adems de las recomendaciones, que en base a

    estudios y experiencias reales, han desarrollado las empresas que en nuestro pas

    y en el extranjero se dedican a ejecutar este tipo de obras.

    Para un mejor anlisis, es conveniente agrupar las estructuras estudiadas

    de acuerdo al tipo de materiales que se emplean para su construccin. Por una

    parte tenemos claramente los muros pantalla y pantallas de pilotes, cuyo material

    predominante es el hormign con refuerzo de acero. Y por otro lado el muro tipo

    berlins, que se construye a base de perfiles metlicos y madera.

    6.2 MUROS PANTALLA Y PANTALLA DE PILOTES

    6.2.1 EL HORMIGON

    Las condiciones especiales de puesta en obra del hormign para

    este tipo de muros, construidos generalmente en excavaciones profundas y

    estrechas, bajo agua o fluido estabilizador, y con cuantas de armadura

    importantes, hacen que sea necesario exigir al material una serie de

    caractersticas especficas que permitan garantizar la calidad del proceso y

    del producto terminado.

    AETESS (Asociacin Espaola de Empresas de Ingeniera del Suelo y

    Subsuelo), es la Asociacin que agrupa a las empresas ms importantes en el

    diseo y construccin de cimentaciones especiales y tratamientos del terreno en

    Espaa. Sus objetivos son la defensa de la calidad, seguridad y profesionalidad en

    el ejercicio de las especialidades en que intervienen sus asociados y la

    investigacin y desarrollo de las tecnologas propias de su actividad.

    49

  • Con este afn, AETESS constantemente elabora documentos que, basados

    en estudios elaborados por su comit tcnico y la experiencia aportada por las

    empresas que conforman la sociedad, indican parmetros de calidad dirigidos

    esencialmente a estandarizar este tipo de construcciones.

    AETESS al ser una asociacin Espaola, constantemente hace referencia a

    la normativa de hormign que aplica en su pas (y alternativamente a normativa

    Europea). Producto de ello se adaptaran estas referencias a la normativa chilena

    del hormign armado, todo esto sin distorsionar la naturaleza de sus

    recomendaciones.

    A modo general podemos decir que la caracterstica principal que debe

    tener el hormign es la fluidez, esto debido a la complejidad que se presenta en la

    faena de hormigonado. La profundidad de los elementos a hormigonar es la

    caracterstica principal y para evitar que la altura de cada del hormign cause

    segregacin, se utiliza el tubo Tremie. Por otra parte existe la problemtica de las

    altas cuantas de acero en la seccin del elemento, lo que dificulta aun ms el

    proceso de colocacin de la mezcla de hormign.

    Imagen 6.1 Componentes del tubo Tremie

    6.2.1.1 EL AGUA El agua para la mezcla deber cumplir lo expuesto norma Chilena oficial

    NCh1498.Of82 Hormign Agua de amasado Requisitos. Esta norma establece

    los requisitos que debe cumplir el agua que se utilice en el amasado de morteros y

    hormigones, orientada a caracterizar esta de modo que no pueda afectar a los

    materiales constituyentes de la mezcla.

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  • 6.2.1.2 EL CEMENTO

    El cemento se ajustar a los tipos definidos en la vigente normativa chilena

    NCh148.Of68. Esta normativa indica los trminos empleados para los cementos,

    su clasificacin y sus especificaciones generales, que se aplica a todo tipo de

    cementos, cualquiera que sea el uso al que se destinen.

    6.2.1.3 LOS RIDOS Los ridos tendrn que cumplir las especificaciones contenid