Proceso Constructivo de una Edificación con Sótano, utili zando Muros Pantalla Diplomado en Residencia Residencia y Supervisión Supervisión de Obras Tema: Centro de Actualización Actualización Profesional Profesional Para Ingenierías Ingenierías CAPI
MUROS PANTALLA 1. ¿QUÉ SON LOS MUROS PANTALLA? Básicamente las pantallas son unas paredes que se construyen al efectuar una excavación profunda, con la doble misión de resistir los empujes del terreno y, en ciertos casos, evitar o limitar la l a entrada de agua al terreno. También sirven para recoger las cargas verticales que las puedan transmitir otros elementos estructurales y constituyen la solución mas eficaz (Según las características de la obra y el proceso constructivo) para limitar los movimientos del terreno consecuentes a toda excavación, y reducir al riesgo de daños en construcciones próximas. Entre las numerosas aplicaciones de la técnica de los muros – pantalla continuas cabe citar los siguientes ejemplos: Sótanos de edificios. Aparcamientos subterráneos. Comunicaciones Comunicaciones subterráneas: Túneles urbanos, pozos de acceso, pozos inferiores. Obras marítimas y portuarias: Dique secos, muelles. Cimentaciones profundas: Silos, estructuras singulares.
Estos muros – pantallas moldeadas en el suelo surgen en los años 50 como solución para resolver los problemas que plantean las excavaciones profundas próximas a edificios y estructuras subterráneas por debajo del nivel freático. Desde entonces, la necesidad creciente de aprovechar al máximo las disponibilidades del suelo urbano principalmente en áreas congestionadas, ha hecho que la aplicación de estos muros – pantalla pantalla se encuentre encuentre actualmente difundida en en otros países mas no en nuestro medio, por lo que su utilización tanto en obras de edificación como en otro tipo de obras ha permitido también la evolución de su técnica de ejecución en cuanto se refiere a la maquinaria de perforación así como la forma de instalación del r efuerzo.
2. EL PROYECTO Y EJECUCIÓN DE MUROS PANTALLA El proyecto y la ejecución de cualquier obra de muro – pantalla debe partir del conocimiento de una serie de datos básicos que se resumen a continuación. a. Del terreno: -
Perfil estratigráfico.
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características geotécnicas de las distintas capas.
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Niveles freáticos.
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agresividad del agua y de los suelos.
b. De los edificios próximos: -
Estado de conservación.
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Tipo de estructura.
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Situación, tipo y carga de la cimentación.
c. De obras subterráneas próximas: -
Situación y características (Conducciones, pozos, obstáculos).
-
Condicionantes especiales.
d. De la obra que se proyecta: -
Profundidad de excavación.
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Acciones de la estructura.
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Condicionantes constructivos y funcionales.
El perfil estratigráfico, elaborado a partir de los cortes de los sondeos, debe extenderse fuera del área del terreno que realmente va a empujar sobre el muro – pantalla en donde puede convenir efectuar sobre el muro – pantalla en donde puede convenir efectuar anclajes de arriostramiento. La información sobre los edificios y construcciones próximas se necesita, no solo para definir los empujes que puedan transmitir a la pantalla sino para estimar de alguna manera los asentamientos admisibles. El proyecto debe elaborarse teniendo en cuenta las condiciones generales que debe satisfacer la solución del muro – pantalla, análogas a las de cualquier obra de cimentación más la posible influencia en las edificaciones próximas. Estas condiciones, en esencia, son: a. Ubicación adecuada en planta y elevación. b. resistencia estructural. c. Seguridad frente al asentamiento del terreno. d. Asientos y deformaciones del muro – pantalla compatibles con la propia estructura. e. Asentamientos del terreno circundante admisible para edificaciones próximas.
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Proceso Constructivo de una Edificación con Sótano, utili zando Muros Pantalla Diplomado en Residencia y Supervisión de Obras Tema: Centro de Actualización Profesional Para Ingenierías CAPI Para asegurar la estabilidad de la obra se debe efectuar una serie de comprobaciones, contemplando situaciones críticas durante las diversas fases de excavación del recinto y/o de la construcción de la edificación. Estas comprobaciones son: a. Estabilidad del muro – pantalla frente a los empujes. b. Estabilidad de los elementos de arriostramiento. c. Estabilidad del conjunto. d. Estabilidad de muro – pantalla frente a cargas verticales. e. Estabilidad del fondo de la excavación por rotura o sifonamiento. f.
Modificaciones que se introducen en obra.
g. Riesgos de daño en las edificaciones próximas.
3. PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DE LOS SUELOS FLUVIO ALUVIONALES DE LA CIUDAD DE LIMA Los materiales granulares gruesos en estudio son suelos sedimentarios de aspecto uniforme que pueden clasificarse cono un conglomerado de cantos rodados, gravas, arenas y limos íntimamente mezclados. Los agregados que forman éste conglomerado son en su totalidad ígneos cuya formación se remonta al periodo cuaternario desde el pleistoceno hasta holoceno formando terrazas cuyos remanentes se distinguen en las cuencas y/o subcuencas en donde se originan. La potencia del conglomerado fluvio – aluvional que forma la parte central sobrepasa los cuatrocientos metros de profundidad, razón por la que se considero que procesos
de deformación
elástica las partículas
para
sólidas de los componentes del
conglomerado compacto pueden ser tomados como elementos absolutamente rígidos depositados en estratos potentes, y por lo tanto es evidente que puede sumirse como constituyentes de un material homogéneo, dado a que cualquier sistema discreto que éste formado por partículas estáticamente uniformes, puede ser considerado homogéneo y que en un elemento de volumen cuyas dimensiones son grandes en comparación de las partículas del suelo, sus propiedades elásticas pueden ser constantes a través del elemento. En base a estas consideraciones se han efectuado algunos ensayos de resistencia al esfuerzo cortante sobre muestras reconstituyentes e inalteradas, estas últimas como bloques tallados in situ ubicados a diferentes profundidades y ensayados a
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Proceso Constructivo de una Edificación con Sótano, utili zando Muros Pantalla Diplomado en Residencia y Supervisión de Obras Tema: Centro de Actualización Profesional Para Ingenierías CAPI corte directo, encontrándose en general que el ángulo de fricción interna fluctúa entre 2
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27° y 42° para una cohesión variable entre 0.43 kg /cm y 0.80 kg /cm . Por otro lado los ensayos efectuados por investigadores han demostrado que la resistencia a altas compresiones para deformaciones finales varía desde 2.00mms a 6.00mms
como
máximo. De la comparación de los resultados de estos ensayos y sumado a un estudio de peligro y riesgo sísmico donde se hizo la evaluación de la distribución de intensidades en Lima se han encontrado una correlación adecuada, entre el tipo de suelo subyacente en cada lugar y la evaluación de daños ocurridos durante sismos importantes llegándose a establecer que para un terremoto de grado 7.6 con aceleración efectiva máxima de 0.20g. los suelos gravo – arenosos del conglomerado de Lima presentan en promedio intensidades MMI VI siendo las velocidades de propagación de ondas de corte (VS) entre 500 a 800 m/seg. Se realizo así mismo un análisis de la estabilidad de taludes para las profundidades deseadas que en nuestro caso fueron de 25mts, determinándose la ubicación de las grietas de tensión que se puedan originar y el bulbo de deslizamiento en caso de que ocurra un sismo extremo en el momento de la construcción.
4. EJECUCIÓN DEL MURO – PANTALLA La ejecución de nuestras pantallas hormigonadas “in situ” consta de l as siguientes fases de trabajo:
4.1. Excavación del recinto La perforación se realizo mediante máquinas a percusión, equipadas con trépano capaces de atravesar capas de mayor consistencia como lo es el suelo fluvio – aluvional de la ciudad de Lima, pero la primera etapa de excavación del recinto se uso maquinarias dotadas de cucharas u otros elementos útiles de perforación especialmente adaptadas para éste tipo de trabajo.
La perforación se efectuó por módulos o paneles alternos de tres a seis metros de longitud con una anchura y
profundidad variables dependiendo de las
dimensiones de la cuchara de la maquinaria. Cabe recalcar que se debe dejar el espacio necesario para el libre tráfico de éstas y del personal. Ing. Genaro Delgado Contreras
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4.2. Perforación de conductos para el anclaje Estas perforaciones para alojar las armaduras de anclaje suelen tener diámetros que oscilan entre 75mm y 125mm. Y efectuó utilizando diversas técnicas según naturaleza y las características del terreno a atravesar. Los anclajes adoptaron diversas formas y detalles muy variados pero usualmente para poder efectuar la inyección a presión de éstos en los conductos es necesario 2
llegar a valores que oscilaron entre 25 y 30 kg/cm .
4.3. Colocación de armaduras A continuación se colocaron las jaulas o enmallados en una o varias piezas, según su tamaño, dejándolas suspendidas y bien centradas mediante separadores. Integrados en las mallas o independientes. La separación entre barras verticales u horizontales debieron ser, como mínimo, igual a 10cm. y el recubrimiento de las barras. Para éste caso fue preciso una supervisión minuciosa por cuanto es necesario controlar la ubicación exacta de los puntos donde se colocaron las vigas, apoyos de escaleras y tuberías que alojan los anclajes que a la vez ayudarán para que la edificación en su conjunto se comporte monolíticamente.
4.4. Encofrado del muro – pantalla Se uso un buen encofrado que ayudo a economizar tiempo, material y mano de obra y que a la vez nos dé como resultado un buen trabajo recomendándose para esto encofrados metálicos ya que son encofrados modulables, de poco peso y máxima eficiencia y viene completados con accesorios para el aplome, alineamiento y apuntalamiento perfecto.
4.5. Hormigonado El hormigonado se efectuó usando concreto premezclado e impulsado mediante bombeo por medio de tuberías de diámetro comprendido entre 15 y 30cm. Que es introducido hasta el fondo de la perforación disponiéndola centrada en el panel. Dado el sistema especial del hormigonado utilizado fue preciso que el concreto reúna determinadas características que garantizaron la correcta ejecución, por lo cual u consistencia debió ser fluida con un asentamiento en el cono de Abraham del orden de 4 a 6” utilizándose resistencias del concreto iguales o superiores a los 2
350 kg/cm . Ing. Genaro Delgado Contreras
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4.6. Tensado de cables El tipo de anclaje activo es tensado con el fin de comprimir el terreno entre la zona de anclaje y la estructura o la placa de apoyo de la cabeza. Cuando actúa la carga exterior de tensado se produce la descompresión del terreno pero apenas se mueve la cabeza del anclaje en tanto no se rebase el esfuerzo de pretensado, por lo que no varía sensiblemente la tensión del tirante. La disposición de anclajes puede efectuarse para actuar durante un tiempo de servicios más o menos prolongado, por lo cual cabe distinguir en éste caso dos tipos: Anclajes provisionales Anclajes permanentes.
Los primeros tienen el carácter de medio auxiliar y proporcionan las condiciones de estabilidad a la estructura durante el tiempo necesario para disponer otros elementos resistentes que lo sustituyan (siendo éste nuestro caso). Los anclajes permanentes se dimensionan, evidentemente, con mayores coeficientes de seguridad, pero fundamentalmente deben estar proyectados y ejecutados para hacer frente a los peligros de corrosión. Todos éstos pasos son representativos y la colocación de mallas es en forma intercalada hasta llagar a la profundidad requerida donde se construirá la platea de fundación, y a medida se levanta la estructura que es capaz de resistir los empujes del terreno se van “soltando” los anclajes previamente tensionados.
5. EFECTOS CAUSADOS POR LAS EXCAVACIONES SOBRE LAS ESTRUCTURAS ADYACENTES En casi todos los casos teóricos y prácticos que se han estudiado se ha encontrado que las paredes laterales de la excavación sufren un desplazamiento paralelo mayor en la coronación y menor en su base. Estos desplazamientos dependen de factores tales como rigidez del muro, sus dimensiones y profundidad de la excavación, las propiedades del suelo y el tipo de apuntalamiento o anclaje a colocarse, además del procedimiento para llevar a cabo las calzaduras correspondientes existiendo además un gran número factores
que
interrelacionados
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influyen
en
la
de
magnitud y distribución de los
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Proceso Constructivo de una Edificación con Sótano, utili zando Muros Pantalla Diplomado en Residencia y Supervisión de Obras Tema: Centro de Actualización Profesional Para Ingenierías CAPI movimientos que acompañaron la ejecución de la excavación en los casos estudiados, estos pueden haberse debido a una programación
inadecuadas
del proceso y forma
de la excavación, a eventos sísmicos ocurridos durante las diferentes etapas de la construcción, falta de soporte en algunas etapas constructivas, casos
se
ha
etc. Así
en
varios
detectado agrietamientos, fisuramientos y roturas importantes
acompañados de atascamiento de ventanas y puertas que han dado origen en algunos casos al desalojo de sus ocupantes, y en otros a costosas reparaciones y prolongados procesos judiciales con el fin de deslindar responsabilidades. Gracias al análisis con respecto a la ubicación de las grietas
de tensión se pido
controlar los desplazamientos de las viviendas adyacentes en los linderos donde existían construcciones vecinas a lo cual se hizo uso del apuntalamiento adecuado ya que la zona donde se realizo la construcción es una zona residencial.
6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Cualquier excavación causa disipación de fuerzas concentradas en el terreno y una
correspondiente expansión en el suelo adyacente, lo que redunda en formación de grietas de tensión que generan cuñas de deslizamiento que pueden ser activadas por efecto de sobrecargas estáticas o dinámicas generadas en el área de excavación. La
edificaciones en las ciudades de alta densidad poblacional plantean
frecuentemente problemas especiales debido a la proximidad de edificios altos que por la exigencia del Reglamento Nacional de Construcciones del Perú el cual dice que se debe proveer un área de estacionamiento de acuerdo con el área del edificio nos obligo a la construcción de un determinado número de sótanos, teniendo en cuenta la necesidad de utilizar al máximo el espacio por el alto costo de la tierra. Mediante los procedimientos y consideraciones indicadas se han realizado
exitosamente
excavaciones
con
calzaduras
de muros –
pantalla hasta
profundidades de 20 metros tanto para el caso de excavaciones vecinas como para el caso en el que no las hay. - 09 -
Considerando que los suelos fluvio – aluvionales de la ciudad de Lima tienen una
capacidad portante alta se hace favorable la factibilidad de ejecutar calzaduras del tipo de muro – pantalla y edificaciones de gran envergadura.
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Proceso Constructivo de una Edificación con Sótano, utili zando Muros Pantalla Diplomado en Residencia y Supervisión de Obras Tema: Centro de Actualización Profesional Para Ingenierías CAPI El factor tiempo en la construcción fue también un ingrediente importante
considerando que aumenta el riesgo de derrumbe por posibles alteraciones de los parámetros del suelo al estar sometido a periodos largos de exposición. No obstante haberse comprobado el procedimiento, se considera que dada la
naturaleza de los trabajos cuyo éxito dependió casi directamente de su ejecución así como de los imprevistos que pudieron presentarse al realizar la excavación, fue indispensable contar
con
el
asesoramiento
adecuado de especialistas en la
construcción de este tipo de estructuras para seguir el proceso de construcción, tomando las medidas correctivas en caso fuese necesario. Finalmente para evitar problemas y aplicar criterios bien fundados, es recomendable
tomar en consideración el probable comportamiento del suelo, que por encontrarse en estado compacto y estar conformado por gravas y piedras empacadas en arena, se ha confirmado, en el pasado, demasiado en su resistencia o soporte lateral, sin estimar la magnitud de los movimientos que puede acarrear no prever un adecuado procedimiento de diseño y construcción.
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