Muros de Contencion

UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE

Laureate International Universities ® FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

CURSO: CONSTRUCCION I EDIFICACIONES EN CALZADURAS Y MUROS PANTALLA

FECHA:

18/06/2014

DOCENTE:

ING. Garcés Diaz, Víctor

INTEGRANTES: 

Cahuana Aguilar, Luis Anderson



Jara Beraun, Lenin

Lima – Perú 2014

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL CONSTRUCCION I

DEDICATORIA A

nuestros

padres

por

ser

el

pilar

fundamental en toda esta travesía de adquisición de conocimientos y nuestra formación profesional, tanto académica, como de la vida, y por su incondicional apoyo perfectamente mantenido a través del tiempo. A nuestros docentes por siempre guiarnos para ser grandes profesionales. Todo este trabajo ha sido posible gracias a ellos.

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Índice

Contenido

1. 2.

3. 4.

5. 6. 7. 8.

Resumen y Abstract Palabras claves Introducción 1.1 Problemática Objetivos 2.1. General 2.2. Especifico Justificación Marco teórico 4.1. Conceptos y definiciones básicas 4.2. Fundamento teórico Solución del problema Resultados Conclusiones Bibliografía

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RESUMEN: El presente proyecto tiene como finalidad definir las diferencias entre los tipos de estructuras de contención en edificaciones profundas, y así, conocer la efectividad de cada uno ellos para para una determinada obra, desde su diseño y seguridad, hasta los presupuestos y el tiempo necesario para su culminación. Se consideran los tipos más usados en las distintas obras de construcción de nuestro país; los muros pantalla y las calzaduras. Su aplicación dependerá del tipo del terreno, ya que no se puede construir libremente sobre cualquier suelo, hay que tener en cuenta su resistencia, cohesión, empuje activo del suelo. Por suerte, la ciudad de Lima, tiene en gran parte de sus distritos suelos constituidos por gravas con matriz de arena con muy buena capacidad portante, suelos cuya principal característica es que presenta parámetros de resistencia muy altos y no existe presencia de nivel freático, por lo que pueden hacerse excavaciones sin mayores problemas, especialmente en zonas de mayor construcción en altura como Miraflores y san Isidro.

ABSTRACT: This project aims to define the differences between the types of structures deep containment buildings, and thus determine the effectiveness of each of them for a particular work, from design and safety, to budgets and time to completion. Types most commonly used in various construction of our country are considered; screen walls and calzaduras. Its implementation depends on the type of soil, and you can not build freely on any ground, we must take into account its strength, cohesion, active earth pressure. Luckily, the city of Lima, is largely composed of districts soils gravels with sand matrix with good bearing capacity soils which are characterized by having very high resistance parameters and there is no presence of water table, by what to do excavations without major problems, especially in areas of high-rise construction as Miraflores and San Isidro.

Palabras Clave (Keywords ): Muros de contención, calzaduras, muros pantalla, anclajes, entibaciones, excavaciones profundas.

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1. INTRODUCCION Uno de los problemas importantes en la construcción de edificaciones con sótanos, es el tema relativo a realizar excavaciones verticales, en terrenos con linderos colindantes con vecinos y/o con la calle. En nuestro país, se emplea el término calzadura para muros de contención, habiéndose hecho con este sistema edificios de hasta 5 sótanos. Imaginemos que tenemos que hacer un sótano para un nuevo inmueble, y al costado, se tiene un vecino sin sótano, en este caso, tendríamos que calzar el cimiento del vecino, e ir construyendo segmentos de concreto pobre, constituyendo un muro de contención, que debe soportar los empujes laterales del terreno vecino, y a la vez, transmitir las cargas del cimiento existente. Sin embargo, el problema viene cuando se necesitan hacer excavaciones más profundas o cuando se presentan terrenos de baja capacidad portante, generalmente sueltos, en estos casos, es recomendado utilizar los muros pantalla. Desde finales de la década de los 90, se empezaron a utilizar los denominados muros pantalla o muros de contención que tienen anclajes laterales. Este tipo de sistemas, son más seguros y actualmente se ha generalizado en casi todas las construcciones que tienen 2 o más sótanos, sin embargo, aún se emplea el uso de calzaduras en algunas construcciones, debido a ciertos factores.

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OBJETIVOS: Objetivos Generales: 

Definir las diferencias entre los muros pantalla y las calzaduras.

Objetivos Específicos:  

Explicar los procesos constructivos de los muros pantalla y de las calzaduras. Conocer los factores que intervienen en el uso de un muro pantalla y una calzadura.

METODOS: 

Siendo este un trabajo netamente de investigación, no fue necesario hacer ningún tipo de ensayo de prueba, sin embargo, para recopilar información, y saber la opinión de distintos ingenieros, visitamos aproximadamente 5 obras en las que se emplearon muros pantalla o calzaduras. Ubicadas en: o o o

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1 en Belaunde, Comas 1 en cruce de Gregorio Escobedo con Av. Pershing. 3 en Av. Javier Prado

Para complementar algunas definiciones utilizamos el internet y algunos con información referente al tema

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2. MARCO TEORICO: Fundamento Teórico ¿Qué son los muros pantalla? Un muro pantalla, es una estructura de contención flexible ejecutado in situ en el terreno. Son elementos de contención de tierras que se emplean para realizar excavaciones verticales en aquellos casos en los que el terreno, los edificios u otras estructuras cimentadas en las inmediaciones de la excavación, no serían estables sin sujeción, o bien, se trata de eliminar posibles filtraciones de agua a través de los taludes de la excavación y eliminar o reducir a límites admisibles las posibles filtraciones a través del fondo de la misma, o de asegurar la estabilidad de éste frente a fenómenos de sifonamiento. Sus dimensiones son, generalmente entre 3m a 4m de altura, para espesores entre 0.6m y 0.8m

¿Qué son las calzaduras? El termino calzadura se emplea en nuestro país para muros de contención, de gravedad, hechos con carácter provisional, cuando se hace una excavación en un terreno colindante con algún vecino o la calle. También para el caso de calzar una cimentación existente, que ha sufrido algún asentamiento, con el objetivo de poder transmitir las cargas actuantes a un estrato mejor y más profundo.

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Proceso Constructivo de un Muro Pantalla: Trabajos Previos Antes de comenzar con los trabajos de excavación, se prepara la plataforma de trabajo, se realiza el montaje de la maquinaria y se construyen los muretes guía. 

Plataforma de Trabajo: Limitación y señalización de la obra, acopio de material y posicionamiento de equipo. Estabilización de la plataforma de forma horizontal y con el terreno compacto.

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Montaje y Desmontaje: Preparación del equipo para su funcionamiento (comprobación del cableado, latiguillos, válvulas, izado o bajada de mástil).

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Muretes Guía: son dos muros de concreto armado dispuestos de forma paralela e n el terreno y separados entre sí a una distancia en la que pueda ingresar la cuchara (ancho de la cuchara). Tienen como finalidad garantizar la corre cta alineación del muro pantalla, guiar las herramientas de excavación, evitar desprendimientos del terreno por efectos de golpe del elemento excavador y por ser una zona descomprimida, facilitar que el lodo bentónitico se mantenga aproximadamente al nivel de la zona de la superficie de trabajo y servir de soporte a la armadura.

Trabajo previo al proceso

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Proceso Constructivo Excavación: Se ejecuta la excavación del pozo del panel, a lo que se denomina “batache” con una cuchara bivalda, que puede ser mecánica o hidráulica, un trepano o una hidrofresa, dependiendo de la dureza del terreno. La excavación, se puede hacer con o sin lodo bentonitico, de acuerdo a las calidades del terreno.

Colocación y Extracción de las juntas: Para efectuar la colocación de la junta entre paneles, se utilizan encofrados metálicos de junta lateral, los cuales se colocan antes de hormigonar para moldear las juntas. De esta manera se asegura la continuidad de la excavación y se utiliza de guía para la perforación del panel. Estos encofrados se disponen verticalmente, bien fijados y empotrados en el fondo, para evitar que se produzcan movimientos y se deslice el hormigón fresco por la base.

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Introducción de la Armadura: Se fabrican en la plataforma de trabajo, para su introducción en el batache, se eleva la armadura con una grúa y se introduce en el panel teniendo en cuenta que la armadura no puede apoyarse en el fondo de la zanja, dado que flectaria y al entrar en contacto con las paredes de la excavación, perdería el recubrimiento de hormigón lateral, por ello, ha de quedar colgada del murete guía. Y lateralmente se colocan separadores con la armadura para evitar el contacto con el terreno.

Hormigonado: Luego, se hormigona el batache, de abajo hacia arriba usando una tubería tremie, para evitar que el hormigón se contamine con el lodo bentonitico

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Des encabezamiento de las Pantallas: Por último, se descabezan las pantallas, esto quiere decir que se rompen los últimos 40 ó 50 cm. por dos razones: una, para descubrir las armaduras y la otra, para eliminar el hormigón de mala calidad que queda en las cabezas, debido generalmente a que se ha mezclado con bentonita.

Viga de Coronación: Una vez realizado todos los paneles, se construye la viga de coronación, consistente en una viga de hormigón que une la parte superior de todos los paneles, y cumple la función de hacer que todos los paneles trabajen, conjunta o solidariamente, y eliminar definitivamente el hormigón de la parte superior que pudiera estar contaminado por los lodos bentoniticos Una vez realizada todas las operaciones previas, puede procederse a la excavación del recinto. Si se ha previsto ejecutar elementos de soporte, (anclajes o puntuales) se van colocando a medida que se realiza la excavación.

Resumen del Proceso Constructivo

Aspectos a tener en cuenta  

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Cuidar que la armadura se coloque sin tocar el fondo de la excavación. Cuando se construye un muro pantalla continúo, se ejecuta un muro de hormigón empleando el mismo terreno como encofrado. Para que las paredes de la excavación se mantengan se usan lodos bentoníticos o polímeros que se utilizan rellenando la excavación y creando un contra-empuje hidrostático lo cual permite mantener estables las tierras hasta el vaciado de hormigón (hormigonada). Por lo general, los muros pantalla continuos se emplean excavaciones bajo nivel freático. Los muros pantalla por lo normal trabajan a flexión, por tal razón, e importante la cuantía de la armadura.

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Tipos de Arriostramiento En función de la profundidad de excavación, características del suelo y conjunto de esfuerzos actuantes puede ser necesario arriostrar las pantallas en uno o más niveles, a medida que progresa la excavación.

Alternativas de Sostenimiento

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Partes de un Anclaje

Proceso Constructivo de Muros Anclados La construcción de un nivel de muro anclado es un trabajo en serie que consiste de 5 etapas: 1. Movimiento de tierra o excavación 2. Perforación e inyección 3. Armado del muro 4. Elaboración y lanzado de concreto 5. Tensado de anclaje Estas 5 etapas tienen una duración aproximada de una semana y se realizan de una manera secuencial y repetitiva hasta completar los niveles deseados en nuestra obra.

Movimiento de Tierra o Excavación: Antes de iniciar con los trabajos de perforación y elaboración de muros se inicia con el movimiento de tierra preliminar. Una vez terminado el movimiento de tierra inicial se procede con la perforación de anclajes.

Movimiento de tierras para habilitar área para la perforación de anclajes.

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Perforación de anclajes: Generalmente se utilizan alguno de los siguientes métodos de perforación: 

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Perforación a rotación: en el cual la tubería solamente rota y se le empuja hacia adentro del taladro para ejercer presión. Esta tubería de perforación puede ser hueca por dentro o sólida, como lo es en el caso de barrenas continuas conocidas como “Auger”. La tubería hueca se ut iliza en los casos en que se implementan fluidos en la perforación, ya sea aire o agua, para lubricar y ayudar a la erosión. Perforación a rotopercusión: Este tipo de perforación se utiliza para suelos muy duros y/o roca, y el útil de perforación que se utiliza es un martillo de fondo neumático. La tubería que se implementa es del tipo hueca en su interior para darle paso al aire que acciona el martillo de fondo. Los martillos de fondo tienen en su punta una cabeza que golpea el suelo duro rompiéndolo y la rotación que se le imprime a la tubería ayuda a fragmentar el material.

Una vez perforados los anclajes se procede con la inyección de los mismos hasta alcanzar la presión adecuada para los anclajes. Esta presión se aproxima a 130psi.

Movimiento de tierras para

habilitar área para la perforación de anclajes.

Elaboración y Lanzado de Concreto: La elaboración de los paños de concreto debe calcularse de tal manera que inicie 3 días después de iniciada la perforación. Esto se debe a que una vez inyectados los anclajes los mismos necesitan de 7 días para que alcancen la resistencia necesaria para ser tensados. En cambio el concreto reforzado solamente necesita de 3 días para poder ser sometidos a carga sin riesgo de que se fracture; es por esto que para que la operación sea secuencial y sin interrupciones hay que dejar un período de 3 a 4 días entre una operación y la otra.

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Armado y lanzado del concreto

Tensado de Anclajes: Una vez que la inyección de los anclajes cumple con los 7 (siete) días, puede procederse con la tensión de los mismos, siempre y cuando se respete el tiempo de curado inicial de 3 días para el concreto. La carga de tensión dependerá de el diseño, por lo general esta entre 20 y 40 toneladas. Una vez tensado los anclajes se procede a excavar para poder iniciar nuevamente los procedimientos para el siguiente nivel y de esta manera secuencial hasta llegar al nivel de zapata. El anclaje propuesto es activo. Este anclaje está conformado por una zona libre y zona de bulbo. A continuación se describe el proceso de construcción de cada anclaje.

1. Preparación de anclajes 

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Corte de los torones según la longitud de diseño de cada anclaje + 1.0 metros para tensado Como segunda protección contra la corrosión, se colocara de poliducto de ½” en cada uno de los torones en la zona de longitud libre. Tubería para inyección Tubería PVC 2.5” para la longitud libre Tubería corrugada de 3” para longitud de bulbo Separadores y centralizadores

Anclajes Perforación a rotación o rotopercusión en 4.5” de diámetro Equipamiento de la perforación con el anclaje Inyección Preparación de mezcla con relación de agua cemento de 1:1 Inyección del obturador de la zona de bulbo hasta alcanzar 12 bar de presión

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Tensado Colocación de placa Colocación de cabeza de anclaje y cuñas Tensado de anclajes Se deberá tensar y en cada escala de tensado se medirá la deformación del anclaje. CA es la carga para alinear el gato y estirar los cables. CD es la carga de diseño del anclaje. • CA • 0.25CD • 0.50CD • 0.75CD • 1.00CD

Por último se grafica la curva de Tensado para cada anclaje.

Tensado de los anclajes

Acabado del muro con anclajes definitivos

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Maquinaria Utilizada Maquinaria de Excavación: Cuchara Bivalva: Es una máquina excavadora de cables, compuesta por una pluma de la cual pende una cuchara autoprensora. Se emplea en terrenos no muy duros, y aunque cuenta con menos capacidad de corte que las excavadoras hidráulicas, su uso es adecuado en espacios reducidos, como en la excavación de zanjas de cimentación con profundidades no alcanzables por otro tipo de excavadora.

Trepano: Se emplea en terrenos excesivamente duros, o en rocas que no pueden ser arrancados con la cuchara bivalva. Es un elemento metálico que pesa entre 5t y 10t, y que se deja caer desde una altura entre 1m y 3m. Al caer, rompe el terreno del fondo de la zanja, y se extrae con una cuchara bivalva. Pero tiene como inconveniente que produce vibraciones elevadas.

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Hidrofresa: Es un elemento excavador que gira en sentidos contrarios, arrancando el terreno. A pesar de ser el mejor sistema, ya que apenas produce vibraciones y tiene mayor rapidez, suele tener un elevado costo, y por lo tanto, eleva el coste de la construcción.

Maquinaria de Hormigonado: Tubería Tremie: Se usa para verter hormigón en presencia de nivel freático, o en excavaciones donde se emplean lodos tixotrópicos. El hormigón es bombeado de forma continua, a través de una tubería llamada tremie, deslizándose hacia el fondo y desplazando el agua e impurezas hacia la superficie

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Proceso Constructivo de una Calzadura: Preparación del Sitio: Al pie del muro pro calzar deberán excavarse piques de anchos variable de 1.00 m. a 1.50 m máximo, según la consistencia del terreno. Los piques se excavarán alternadamente de manera que entre pique y pique en trabajo quedaran, como mínimo, dos piques sin excavar de distanciamiento. No se permitirá por ningún motivo, en recalzo de un muro hecho de una vez en toda su longitud. Si la pared es larga, cabe trabajar simultáneamente en varios puntos, mientras al distancia que exista entre dos de ellos exceda de doce veces el espesor del muro que se quiere calzar, como condición mínima de

Proceso Constructivo: Se hace una primera excavación por debajo del cimiento del vecino, con un ancho del orden de 1m. La altura de la excavación debe ser del orden de 2m, aun cuando se podría hacer con menos altura, el espesor de la excavación será de 40 a 60cm, para la primera fila. Simultáneamente se puede hacer otra excavación similar, separada de la primera, de manera que el cimiento del vecino no pierda su sustento y quede libre en segmentos de máximo 1m. Si lo que hay que calzar es una zapata aislada la situación es más compleja, y muy probablemente se deba trabajar con anchos menores a 1m con anchos menores a 1m, dependiendo del ancho de la zapata existente. El concreto que se usa es un concreto pobre, ciclópeo, en proporción 1 de cemento por 10 de hormigón, con un añadido de la denominada piedra grande, tratando de que el volumen de ésta represente un 30% del volumen total de la mezcla. El llenado del espacio excavado, debe hacerse asegurando que la mezcla haya llegado a la parte superior del hueco, de modo que constituya sustento para el cimiento existente

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Generalmente se usa un encofrado con la parte superior inclinada, de modo que el nivel superior de ésta esté más alto que el nivel superior del espacio a rellenar, de modo de ejercer presión. A pesar de esta consideración, debe recordarse que el concreto tiene una retracción de secado, por lo que debe considerarse la inyección de un mortero en la zona superior terminada una primera fila de segmentos, se comienza con una fila inferior. En esta calzaremos a nuestra primera fila ya vaciada se recomienda que los segmentos de la segunda fila, estén desfasados con los segmentos dela primera fila y así sucesivamente para las filas ubicadas en profundidades mayores cada fila debe tener un espesor o profundidad diferente de manera que profundidad diferente, de manera que se vaya aumentando el espesor. Recordemos que un muro de contención, hecho sin refuerzo de acero (muros de gravedad), tienen un espesor variable, pudiendo llegar a un ancho equivalente al 50% de la altura del muro en el caso de las calzaduras, el muro se construye en forma independiente, segmento por segmento y dentro de una altura mantenemos un espesor. Los coeficientes de seguridad para el volteo y deslizamiento, son menores a los que usamos en el diseño de un muro normal, por el hecho de ser una obra provisional el diseño estructural de la calzadura, no sólo debe verificar el factor de seguridad al volteo y al deslizamiento, sino el valor de las presiones sobre el suelo. El muro tiende a girar y por tanto las presiones son variables, siendo común considerar una distribución trapezoidal o triangular, que origina valores altos en el extremo el constructor debe observar el comportamiento del suelo y la presencia de alguna filtración, pues generalmente las calzaduras se diseñan con factores de seguridad bajos y considerando el efecto beneficioso de la cohesión del terreno debe considerarse apuntalamientos que puedan controlar cualquier imprevisto

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RESULTADOS:

DIFERENCIAS

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RECOMENDACIONES: DATOS A TOMAR EN CUENTA PARA LA CONSTRUCCION

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CONCLUCIONES:

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Toda excavación altera el estado tensional del suelo y puede llevar a la pérdida de estabilidad del talud. La estabilización de taludes involucra aspectos de seguridad, costo y plazo. Las decisiones sobre la estabilidad de los taludes deben ser tomadas por personas con experiencia en el tema. Requiere conocer el suelo, control de la humedad y observación permanente. El principal problema de las calzaduras, es que pueden causar daños en los inmuebles vecinos, al ser muros de contención en voladizo tienen desplazamientos laterales en la parte superior. (giro). Estos giros y deformaciones son las que activan el empuje y son los que originan una fisura o grieta de tracción en el piso del vecino, paralela a la calzadura.

El procedimiento tradicional de calzadura tiene inconvenientes que se hacen evidentes en excavaciones profundas. Límite práctico 12-15m. Las pantallas ancladas ofrecen ventajas constructivas y pueden ser competitivas desde los 10m.Ya el procedimiento constructivo en el conglomerado está dominado. Según los ingenieros a los que acudimos, se recomienda usar muros pantalla cuando se necesitan hacer sótanos de más de 5 pisos, ya que resulta más efectivo, tanto en tiempo, como en presupuesto.

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AGRADECIMIENTOS: Principalmente a nuestros padres, que nos brindan todo su apoyo, tanto moral como económicamente para poder realizar lo requerido en este informe. A la Universidad Privada del Norte, y al Ingeniero Víctor Garcés, por darnos la oportunidad de investigar y poder aportar algo, por muy mínimo que sea. Y finalmente a los ingenieros que no dudaron en brindarnos todo su apoyo y responder a las dudas que teníamos con respecto al tema.

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BIBLIOGRAFIA:

http://www.construmatica.com/construpedia/Ejecuci%C3%B3n_de_Muros_Pant alla

http://www.geofortis.co.cr/descargas/Procedimiento%20constructivo%20muro% 20anclado.pdf

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file:///C:/Users/anDrzo0n/Desktop/9_Technical_Paper_ _Muro_Anclado_Cipreses.pdf7

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http://es.wikipedia.org/wiki/Muro_pantalla

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http://www.terratest.com.pe/productos.php?id=10

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Manual para el Maestro de Obra, Aceros Arequipa

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ANEXO: Imágenes de los procesos constructivos en las distintas obras que visitamos

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Muros de Contencion

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