Calzaduras atirantadas

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Calzaduras atirantadas

  1. 1. CALZADURAS ATIRANTADAS
  2. 2. INTRODUCCIÓNLos Muros de Contención son elementosconstructivos que cumplen la función decerramiento, soportando por lo generallos esfuerzos horizontales producidos porel empuje de tierras. En otros tipos deconstrucción, se utilizan para conteneragua u otros líquidos en el caso dedepósitos. Un muro de contención nosolo soporta los empujes horizontalestrasmitidos por el terreno, debe tambiénrecibir los esfuerzos verticales trasmitidosa pilares, paredes de carga y forjadosque apoyan sobre ellos. La mayoría delos muros de contención se construyende hormigón armado, cumpliendo lafunción de soportar el empuje de tierras,generalmente en desmontes oterraplenes, evitando eldesmoronamiento y sosteniendo el talud.Las calzaduras, a diferencia de los murosde contención, por su métodoconstructivo de arriba hacia abajo sonestructuras de gravedad básicamente noarmadas (sin acero), la sección debeincrementarse conforme se profundiza deexcavación por el incremento deexcavaciones laterales.
  3. 3. CALZADURAS ATIRANTRADAS CONCEPTOS PREVIOS1.1 DE ACUERDO A NORMA TÉCNICA E.050 DE SUELOS Y CIMENTACIONES:CALZADURA:Dependiendo de las características de la obra se presentan las siguientes alternativas para el sostenimiento de las paredesde excavación:- Proyectar obras y estructuras de sostenimiento temporal y luego, al finalizar los trabajos de corte, construir las estructurasde sostenimiento definitivas.- Proyectar estructuras de sostenimiento definitivas que se vayan construyendo o a medida se avance con los trabajos decorte.Existen diversos tipos de obras para el sostenimiento temporal y definitivo de los taludes de corte, entre los cuales podemosmencionar las pantallas ancladas, tablestacas, pilotes continuos, muros diafragma, calzaduras, nailings, entre otros.Las calzaduras son estructuras provisionales que se diseñan y construyen para sostener las cimentaciones vecinas y el suelode la pared expuesta, producto de las excavaciones efectuadas. Tienen por función prevenir las fallas por inestabilidad oasentamiento excesivo y mantener la integridad del terreno colindante y de las obras existentes en él, hasta entre enfuncionamiento las obras de sostenimiento definitivas. Las calzaduras están constituidas por paños de concreto que seconstruyen alternada y progresivamente. El ancho de las calzaduras debe ser inicialmente igual al ancho del cimiento porcalzar y deberá irse incrementando con la profundidad. Las calzaduras deben ser diseñadas para las cargas verticales de laestructura que soportan y para poder tomar las cargas horizontales que le induce el suelo y eventualmente los sismos.
  4. 4. CALZADURAS ATIRANTRADASCONCEPTOS PREVIOS1.2 DE ACUERDO A SENCICO: CIMENTACIONESLa calzadura es un elemento que soporta carga vertical directamente y lo transmite a un estado inferior del suelo. Eltérmino lo hemos generalizado para otro tipo de funciones y lo empleamos indistintamente para aquellas obras que serealizan con algunos de los propósitos siguientes:a)Para consolidar la cimentación de una estructura existente. Tal es el caso de una estructura que ha sufridoasentamientos. Este caso es frecuente en edificaciones de valor arquitectónico o histórico que por estar cimentadas sobreterrenos que se consolidaron con el tiempo han sufrido asentamientos que comprometen su estabilidad y se requierenivelar la estructura y detener los asentamientos.b)Para darle mayor capacidad portante a la cimentación y podía requerirse buscar un estrato de suelo más resistente amayor profundidad o reforzar la misma cimentación ampliándola.c)Para protección de la propiedad vecina – edificaciones o taludes – cuando se va a realizar excavaciones cercanas. Eneste contexto las obras de calzadura tienen carácter temporal ya que su función de contención o confinamiento seráasumida definitivamente por la nueva construcción.En los comentarios que siguen nos referimos a la calzadura hecha con este último propósito.Cabe diferenciar algunas formas de protección en función a la ubicación de la calzadura y a su exigencia estructural.1.Aquella que se ejecuta dentro de los linderos del terreno por excavar, (fig. 1 a)2.Aquella que se realiza en propiedad vecina, es decir fuera de los linderos del terreno por excavar (fig. 1 b)
  5. 5. CALZADURAS ATIRANTRADAS CONCEPTOS PREVIOSEn el primer caso no son propiamente calzaduras, son pantallas de contención(fig 2 a). Esta es la práctica usual en Norte América, Europa y en algunos paísesde Latinoamérica. (Como en el coso tan sonado de la pantalla de contenciónque falló en este aspecto, no son propiamente una calzadura. Para evitar laposibilidad de asentamientos verticales en las estructuras existentes, pordesplazamiento horizontal de la pantalla como consecuencia del empuje delsuelo contenido, se depende exclusivamente de la rigidez lateral de la pantalla.En segundo caso, cuando el profundizar en el terreno vecino, lo hacemos pordebajo de una edificación existente, (fig. 2b) estamos construyendo realmenteuna calzadura, porque además de los empujes laterales que existen vamos atener que transmitir parcialmente la carga vertical de la cimentación existente aun estrato más bajo.Las pantallas pueden ser de voladizo, apuntaladas o atirantadas, (fig. 3), pueden ser continuas o discontinuas. En esteúltimo caso, se aprovecha la capacidad del suelo para transmitir los empujes laterales por acción de arco a los nuevossoportes, (fig. 4). Para la construcción de pantallas son numerosas las posibilidades que hay en el mercado y tienen características estructurales y constructivas muy diferentes. Entre las mas empleadas están las tablestacas, las pantallas de concreto, las pantallas formadas por pilotes contiguos o secantes y las pantallas de poste – larguero. (fig. 5). La elección de una determinada solución dependerá de su conveniencia, el Constructor deberá estudiar cada posibilidad considerando entre otros factores la altura de la excavación, las características del suelo y presencia de agua, la relación con edificios existentes y las características de su cimentación, los materiales disponibles, su capacidad de ejecución y equipamiento disponible el tiempo de ejecución y el costo.
  6. 6. CALZADURAS ATIRANTRADASCONCEPTOS PREVIOSCALZADURA EN CONGLOMERADO COMPACTOLa práctica de construir la calzadura fuera de los linderos del terreno por excavar, es decir en propiedad vecina, estradicional en el Perú, en Chile y en otros países.Cabe preguntarnos si es correcto invadir la propiedad vecina.Evidentemente existen ventajas importantes para propietarios de lanueva construcción, entre ellas el ahorro de espacio al permitirleaprovechar el 100% de área del terreno y el control de asentamientosen la edificación existente, con lo cual se está protegida la propiedadvecina.En edificaciones en zonas urbanas donde el terreno cuesta muchodinero, hay que buscar soluciones donde la pérdida de área útil seminimice y la construcción de una pantalla puede significar perderalgunos decímetros den el perímetro de la propiedad.El mayor inconveniente al invadir el terreno vecino, esta en el perjuicioque causamos al vecino al dejarle en sus linderos, elementosestructurales que tendrá que retirar cuando quiera construir.En todo caso, lo correcto es comunicar a los vecinos que se va aexcavar y calzar usando su propiedad y eventualmente acordar conellos algún tipo de compensación por el uso de su propiedad y por loscostos en los que eventualmente tendrá que incurrir.En Chile generalmente las calzaduras toman la forma de una pantalla mixta de concreto armado y suelo, (fig. 6 y 7). Seconstruyen columnas, o mejor dicho «Vigas - Columna» - elemento que son sometidos a compresión y flexión transversal-,de concreto armado a espaciamiento que se define para cada caso en función de las condiciones particulares de la estructurapor calzar y de las características del suelo, y se aprovecha si la acción de arco horizontal para la transmisión de los empujesdel suelo a las vigas-columnas. Esto es posible dadas las características del conglomerado de Santiago y no veoinconveniente para su empleo en el conglomerado compacto de la zona central del valle de Lima.En el Perú, Lima, lo usual es construir una pantalla o muros continuos de concreto simple de espesor variable, (fig. 9).
  7. 7. CALZADURAS ATIRANTRADASCONCEPTOS PREVIOSEl procedimiento usual de calzadura en los tres caos es similar, consiste en una construcción secuencial a medida queavanza la calzadura. Son procedimientos que tienen una tradición muy antigua. 60 a 70 años cuando la vieja Lima comenzóa modernizarse, a construirse edificios en el Centro Histórico.La calzadura como la conocemos es sin lugar a duda un invento criollo de losingenieros de esa época que tuvieron que revolver el problema para protegerlas casonas de adobe colindantes.Un invento que no podemos decir que haya sido desdichado, la experiencia engeneral ha sido buena. Las recomendaciones para la calzadura tradicionallimeña que se transcriben en la figura 10 se basan en esa práctica de muchosaños en el conglomerado de Lima.Son numerosos los ejemplos de calzaduras exitosas y son realmente pocos loscasos de problemas.Los problemas muchas veces están ligados a la presencia de agua y al haberaplicado las recomendaciones usuales mas allá de los límites establecidos sintomar precauciones adicionales.
  8. 8. CALZADURAS ATIRANTRADAS CONCEPTOS PREVIOS1.3 DE ACUERDO A MUROS DE CONTENCION:Se denomina muro de contención a un tipo estructura de contención rígida, destinada a contener algúnmaterial, generalmente tierras.Funcionamiento: Los muros de contención se utilizan para detener masas de tierra u otros materialessueltos cuando las condiciones no permiten que estas masas asuman sus pendientes naturales. Estascondiciones se presentan cuando el ancho de una excavación, corte o terraplén está restringido porcondiciones de propiedad, utilización de la estructura o economía.Por ejemplo, en la construcción de vías férreas o de carreteras, el ancho de servidumbre de la vía es fijoy el corte o terraplén debe estar contenido dentro de este ancho. De manera similar, los muros de lossótanos de edificios deben ubicarse dentro de los límites de la propiedad y contener el suelo alrededordel sótano.Tipos de muro de contención:•Muro de contención en ménsulacon puntera.•Muro de contención en ménsulacon talón.•Muro de contención en ménsulacon puntera y talón.•Muro con contrafuertes.•Muro soportado por la estructurade una edificación.•Muros de gravedad.•Muros atirantados.•Problemas más usuales de los Vale decir: CALZADURAS ATIRANTADAS.muros.
  9. 9. CALZADURAS ATIRANTRADASCONCEPTOS PREVIOSCIMIENTOS Y ESTRUCTURAS DE CONTENCIÓN 1. Anclaje Tensado 4. Gato a Rosca / gat de rosca 7. Puntal / puntal 10. Zarpa, Berma 13. Zapata Centrada 16. Zapata Excéntrica 19. Hormigón de Relleno 22. Losa de Cimentación 2. Retacado 3. Recalzo, Recalce 5. Puntal Metálico, 6. Socavación Castillejo 8. Adaraja, Enjarje, Endeja 9. Cimiento Corrido 12. Cepa, Losa de 11. Zapata Corrida Encepado 14. Pilar Enano 15. Riostra 17. Zapata Escalonada 18. Zapata Aislada 20. Zapata Nervada 21. Hormigón de Base 23. Forjado Sanitario
  10. 10. CALZADURAS ATIRANTRADASMUROS DE CONTENCION ATIRANTADOS: ESTRUCTURA MODULAR PREFABRICADAEstructura modular prefabricada para muros de contención atirantados compuesta de una serie sucesiva de paneles deconcreto armado, prefabricados según módulos estandarizados, que se colocan verticalmente apoyados sobre unaargamasa de subsuelo, y anclados mediante colado de un cimiento de concreto armado, estando provisto cada panel de untirante que una vez colocado queda fijado por su extremo superior a la cara del panel enfrentada al material a soportar, y suextremo inferior se inserta en el cimiento de anclaje. El tirante se conforma como un brazo curvado con su concavidadenfrentada al material a contener, y con una radio de curvatura comprendido entre 15 y 25 metros, con una relación entreel citado radio del tirante y la altura total del panel comprendida entre 1 y 5.
  11. 11. CALZADURAS ATIRANTRADASMUROS DE CONTENCION ATIRANTADOS: ESTRUCTURA MODULAR PREFABRICADADesplome de muros (solo tirantes):Una de las posibles soluciones de apeo de muros puede ser también: desde el interior mediante atirantados metálicos querefuerzan las construcciones basándose en su capacidad de transmisión de esfuerzos de tracción. Atirantado vertical atirantado horizontal Muro atirantado verticalmente en Cadenas horizontales de anclaje realizadas esquina con uno y dos perfiles laminados UPN
  12. 12. CALZADURAS ATIRANTRADASLOS ANCLAJES COMO ELEMENTOS ESTABILIZADORES EN OBRAS CIVILES Y MINERAS1. INTRODUCCIONAproximadamente en 1950 se ha desarrollado en concepto de masas rocosas y suelos anclados con elementos pretensadoshasta alcanzar un campo muy amplio de aplicación.Los anclajes constituyen en los actuales momentos un medio esencial para garantizar la estabilidad de estructuras muydiversas lográndose utilizar los procedimientos y posibilidades que la tecnología actual del soporte mediante anclajes ponea nuestra disposición para aplicar la técnica moderna del sostenimiento.Los anclajes pueden utilizarse de forma muy ventajosa en cualquier situación en que se necesite ayuda de la masa de suelopara soportar un determinado estado de tensiones o esfuerzos.Casos muy comunes se producen en los muros de tierra en donde es necesario garantizar la estabilidad de la masa desuelo, y por ende de la obra.Como elemento que contrarresta las subpresiones producida por el agua, en el sostenimiento de techos y hastíales en obrassubterráneas de vialidad, centrales hidroeléctricas y mineras, e igualmente como soporte artificial en taludes constituidospor masas de suelos y/o rocas.En el caso de muros anclados es muy común observar este tipo de obras a lo largo y ancho de importantes tramoscarreteros., en donde parte de la calzada ha colapsado al producirse una disminución en la resistencia al corte de masa delsuelo...Estos problemas han sido tratados satisfactoriamente a través de las pantallas o muros atirantados.En este sentido cave destacar que en las construcciones civiles se viene destacándola utilización con mayor frecuencia delos anclajes metálicos para sostener muros y absorber momentos volcadores. Este ultimo como ocurre en las torres de altapensión y en las presas para resistir las fuerzas volcadoras, debidas al agua; así como en otras numerosas obras , en la cualla fuerza de tracción al terreno del anclaje transfiere las solicitaciones hasta una zona más profunda y estable, y por tantode mayor capacidad portante. En estas condiciones la resistencia tangencial de la masa de suelo circundante al miembroestructural empotrado acta para resistir dicha carga de tracción.Cabe destacar también que el sistema de muros anclados o sistema de contención por medio de anclajes, bien sean activoso pasivos, es cada vez de mayor utilización. La razón fundamental se debe a que en los centros urbanos de gran desarrollo,es frecuente la construcción de edificios con varios sótanos, donde se requieren cortes de gran altura.
  13. 13. CALZADURAS ATIRANTRADASLOS ANCLAJES COMO ELEMENTOS ESTABILIZADORES EN OBRAS CIVILES Y MINERASLo dicho anteriormente indica que la utilización de anclajes ha sido indicada como la mejor alternativa técnica yeconómica en la construcción de muros de contención, con la correspondiente utilización de los procedimientos modernosque nos ofrece el concreto proyectado por vía seca o húmeda.Pro supuesto que al realizar este tipo de obras se tiene que tener un cuidado especial por las edificaciones vecinas; APRAque no se produzcan deslizamientos de tierras que afecten contra las estructuras aledañas; las cuales podrían causarperdidas económicas y de vidas humanas.Por otra parte antes de iniciar el proceso de instalaciones del anclaje en obra se debes realizar los estudios necesarioscorrespondientes a la estabilidad del terreno para elegir el tipo de anclaje a utilizar en el terreno tanto por suadaptabilidad y la economía que el proyecto requiere.De esta forma se asegura que estos elementos que trabajan a tracción mejorarán las condiciones de equilibrio que laestructura requiere.Finalmente los gráficos que se presentaran a continuación ejemplifican el uso y manejo en diferentes proyectos; lo cualverifica la gran diversidad de usos que se le da a este método. Fig. 1 diferentes aplicaciones de los anclajes atirantados.
  14. 14. CALZADURAS ATIRANTRADASLOS ANCLAJES COMO ELEMENTOS ESTABILIZADORES EN OBRAS CIVILES Y MINERAS Fig. 1 diferentes aplicaciones de los anclajes atirantados.En los últimos años se han llevado a cabo numerosos estudios y experimentos sobre los anclajes. El criterio actual dediseño puede ser clasificado en dos principales grupos, el primero se basa en la teoría de la elasticidad, la cual presentalimitaciones cuando se trata de masas rocosas heterogéneas.El segundo criterio involucra la selección de parámetros mediante reglas empíricas; la diferencia entre estos dos métodos sedebe a la complejidad del diseño de un sistema de anclaje ya que este requiere un estudio detallado de la geología delterreno, conjuntamente con las presiones generadas por las masas del subsuelo, así como la magnitud y la dirección deestos esfuerzos que son vitales antes de iniciar cualquier excavación.
  15. 15. CALZADURAS ATIRANTRADASLOS ANCLAJES COMO ELEMENTOS ESTABILIZADORES EN OBRAS CIVILES Y MINERASSe menciona también en el diseño de los tirantes anclados estudiar los conceptos principales en relación al diseño de loscuatro modos de ruptura:1. Ruptura de la masa a rocosa o del suelo2. Ruptura de la interfase acero – lechada de cemento3. Ruptura en el contacto roca/suelo – lechada de cemento4. Ruptura de las barras o guayas de aceroPor lo tanto al establecer el factor de seguridad del anclaje como elemento estabilizador, cada uno de los modos de falla antes mencionados deben ser considerados.Por otra parte la función principal del anclaje es la de reforzar y sostener suelos y masas rocosas parcialmente sueltas que pudieran estar sujetas a fallar.Estas masas inestables pueden estabilizarse medianteanclajes, al generarse un incremento de las tensionesnormales sobre la existente o potencial superficie deruptura; lográndose por lo tanto un aumento en laresistencia al esfuerzo cortante de dicha superficie.Otro aspecto a considerar es que los anclajes introducentensiones y deformaciones adicionales en la masa delsuelo mejorando la estabilidad general, en donde el tipode anclaje, y el método de instalación, conjuntamente conlos aspectos geológicos más resaltantes juegan un papelpreponderante en el diseño del soporte.
  16. 16. CALZADURAS ATIRANTRADASLOS ANCLAJES COMO ELEMENTOS ESTABILIZADORES EN OBRAS CIVILES Y MINERASA pesar de que existen diferentes métodos de estabilización, el soporte mediante la técnica de tirantes anclados ha tenidomucho éxito, aun en condiciones desfavorables como es el caso de rocas relativamente meteorizadas y fracturadas.Lógicamente el área principal de aplicación de los anclajes es estabilizar la masa rocosa o de suelo que no esta enequilibrio consigo misma mediante la transmisión de fuerzas externas a la profundidad diseñada.Así un caso que presenta un interés especial, como el caso de la figura 1.4, en la cual se muestra de acuerdo a laempresa Bauer, la forma de utilizar los anclajes como elementos de soporte en las obras de tierra
  17. 17. CALZADURAS ATIRANTRADASLOS ANCLAJES COMO ELEMENTOS ESTABILIZADORES EN OBRAS CIVILES Y MINERAS
  18. 18. CALZADURAS ATIRANTRADASLOS ANCLAJES COMO ELEMENTOS ESTABILIZADORES EN OBRAS CIVILES Y MINERAS2. CONCEPTO Y CARACTERISTICAS DE LOS ANCLAJES INYECTADOSEstos tipos de anclajes son armaduras metálicas, alojadas en taladros perforados, cementadas mediante inyecciones delechada de cemento.El elemento estructural es sometido a tracción, generando un esfuerzo de anclaje, el cual es soportado por la resistenciade soporte al corte lateral en la zona de inyección en contacto con el terreno.A través de la inyección se forma un miembro empotrado en el extremo profundo del tirante metálico, colocado dentro delbarreno; por lo tanto las fuerzas que actúan sobre el anclaje inyectado, no se transmiten a toda la zona del terreno, sinosolamente en el tramo del terreno de la zona inyectada.Adicionalmente a los anclajes inyectados se emplean también los pernos puntales, los cuales tienen un dispositivo paraempotrar el sistema de anclajes en el fondo del barreno.Este tipo de pernos se anclan debido a la apertura que se produce en dos valvas metálicas ranuradas al apretar el perno.Igualmente en la práctica es común emplear los pernos de anclaje repartidos (anclajes pasivos), en el cual elempotramiento a la roca se efectúa en toda la longitud del barreno con lechada de cemento o resina. En este caso, laresina y el elemento endurecedor, se colocan en capsulas en el fondo del barreno. Al colocar la varilla metálica y rotarla serompen las capsulas, mezclándose sus componentes.En las resinas rápidas en fraguado demora medos de un minuto y en las lentas entre 3 y 4 minutos.También se cementan los pernos mediante el denominado tipo PERFO, el cual consiste en colocar el mortero en un cuerpocilíndrico perforado (constituido por dos chapas) que se incorporan en el interior del barreno.Posteriormente se introduce el perno que comprime el mortero, el cual es obligado a salir por los agujeros de las chapasrellenando así todo el volumen del barreno.También cabe mencionar que entre 1977 y 1980 se desarrollo el sistema SWELLEX, a través de un programa deinvestigación llevado a cabo por la empresa ATLAS COPCO en suecia, el cual consiste en bulones de acero tubular deanclaje metálico repartido que han sido doblados longitudinalmente para reducir su diámetro, al cual se le incorpora unabomba de inyección de agua de alta presión.Una vez colocado el búlon en el taladro se bombea agua a alta presión (30 Mpa)En su interior a través del orificio de inyección del casquillo inferior. Como resultado del proceso de bombeo, el búlonSWELLEX se comprime contra las paredes del barreno adaptándose a la vez a las irregularidades del terreno.
  19. 19. CALZADURAS ATIRANTRADASLOS ANCLAJES COMO ELEMENTOS ESTABILIZADORES EN OBRAS CIVILES Y MINERASEn estas condiciones una vez expandido el búlon, se produce una presión de contacto entre del búlon y las paredes elbarreno, en la cual actúan dos tipos de fuerzas, una radial perpendicular a su eje en toda su longitud, y otra friccionanteque dependerá principalmente de la estructura de la roca.Por otra parte el los tirantes de anclaje se utilizan como miembros de tracción barras de acero de alta resistencia. Las barrastienen generalmente un fileteado exterior que aumenta la adherencia en la zona de anclaje y permite por otra parte launión por medio de manguitos especiales.El bloqueo de la barra sobre la placa de apoyo, se hace por medio de una tuerca. Con mayor frecuencia se utilizan lostirantes constituidos por un cierto número de cables unidos formando un haz. El anclaje se hace generalmente medianteenclavamientos cónicos, como se podrá observar mas adelante.Para los tirantes en rocas se pueden alcanzar perfectamente unidades que sobrepasan los 3 000 00 kN. Para tirantesanclados en terrenos aluviones las tensiones son mas bajas y actualmente se limitan a 1 000 00 kN o 1 500 00 kN. Los tirantes se componen de tres partes: La zona de anclaje propiamente dicha; una zona libre en la que el tirante puede alargarse bajo el efecto de la tracción. En esta zona el tirante se encuentra generalmente encerrado en una vaina que impide el contacto con el terreno La cabeza de anclaje que transmite el esfuerzo a la estructura o pantalla A. LA ZONA DE ALNCLAJE es la parte solidaria al terreno, y es la encargada de transferir los esfuerzos al terreno. B. LA ZONA LIBRE es parte en la cual la armadura metálica se encuentra separada o independizada del terreno que la rodea, lo que permite deformarse en plena libertad al ponerse en tensión C. LA CABEZA; corresponde a la zona de unión de la armadura a la placa de apoyo.
  20. 20. CALZADURAS ATIRANTRADAS LOS ANCLAJES COMO ELEMENTOS ESTABILIZADORES EN OBRAS CIVILES Y MINERASEl anclaje de los tirantes se coloca mediante inyecciones de cemento. El tirante tiene uno o dos tubos que permiten lainyección del cemento y la salida del aire. Este ultimo tubo sirve para indicar que el barreno ha sido totalmente inyectado ypor ende la zona de anclaje.Para repartir el esfuerzo ejercido por el tirante sobre la estructura a estabilizar se utiliza una placa de hormigón armado ometálica.
  21. 21. CALZADURAS ATIRANTRADASLOS ANCLAJES COMO ELEMENTOS ESTABILIZADORES EN OBRAS CIVILES Y MINERASLos anclajes pueden dividirse según su aplicación en función del tiempo de servicio, distinguiéndose los siguientes tipos: A. ANCLAJES PROVISIONALES. Tienen carácter de medio auxiliar y proporcionan las condiciones de estabilidad a la estructura durante el tiempo necesario para disponer otros elementos de resistencia que lo sustituyan. Su vida útil no debe exceder los 18 meses. B. ANCLAJES PERMANENTES. Se instalan con carácter de acción definitiva. Se dimensionan con mayores coeficientes de seguridad y han de estar proyectados y ejecutados para hacer frente a los efectos de la corrosión. Dichos anclajes están diseñados para una vida útil de acción mayor a 18 meses. En este tipo de anclajes es importante disponer de la aplicación de un sistema anticorrosivo que garantice la protección del acero por varias décadas. El anticorrosivo debe ser reisitente a los agentes químicos, elementos bacteriológicos, ácidos orgánicos, y nos niveles de agresividad del terreno. Adicionalmente la armadura debe ser capaz de transmitir de forma duradera y continua los esfuerzos del anclaje sin sufrir deterioro alguno. En definitiva se requiere de una filosofía de diseño orientada a poder asegurar una protección completa del tirante y de la lechada del cemento. En función a sus formas de trabajar se pueden clasificar en: C. ANCLAJES PASIVOS. No se pretensa la armadura después de su instalación. El anclaje entra en tracción al producirse la deformación de la masa de suelo o roca. D. ANCLAJES ACTIVOS. Una vez instalado se pretensa la armadura hasta alcanzar la carga admisible, comprimiendo el terreno comprendido entre la zona de anclaje y la placa de apoyo de la cabeza. E. ANCLAJES MIXTOS. La estructura metálica se presenta con una carga menor a la admisible, quedando una fracción de su capacidad resistente en reserva para hacer frente a posibles movimientos aleatorios del terreno. La tabla 1.1 muestra según PFISTER ET AL, las características mecánicas de las barras, cordones y alambres utilizados como elementos de soporte, la cual es de gran utilidad para determinar la carga de diseño, así como la separación entre anclajes.
  22. 22. CALZADURAS ATIRANTRADASLOS ANCLAJES COMO ELEMENTOS ESTABILIZADORES EN OBRAS CIVILES Y MINERAS
  23. 23. CALZADURAS ATIRANTRADASLOS ANCLAJES COMO ELEMENTOS ESTABILIZADORES EN OBRAS CIVILES Y MINERAS
  24. 24. CALZADURAS ATIRANTRADASLOS ANCLAJES COMO ELEMENTOS ESTABILIZADORES EN OBRAS CIVILES Y MINERAS
  25. 25. CALZADURAS ATIRANTRADASLOS ANCLAJES COMO ELEMENTOS ESTABILIZADORES EN OBRAS CIVILES Y MINERAS2.1 PARTES DEL ANCLAJEComo lo menciona AYALA ET AL, existen diferentes maneras de constituir la zona de anclaje, en la que la armadura quedafijada al terreno.ZONA DE ANCLAJEZONA LIBRECABEZA Y PLACA DE APOYO ZONA DE ANCLAJE. El dispositivo mecánico mas elemental y de mas fácil instalación es el casquillo expansivo (figura 1.12 a), dado su carácter puntual, esta concebido para anclar en roca sana o estabilizar bloques y cuñas de rocas que se han desarrollado por la intersección de unos pocos planos de debilidad. Se utiliza generalmente el bulones de poca capacidad resistente (menos de 200 kN por búlon)
  26. 26. CALZADURAS ATIRANTRADASLOS ANCLAJES COMO ELEMENTOS ESTABILIZADORES EN OBRAS CIVILES Y MINERASCon el tiempo hay la tendencia de que el cono de expansión se deslice perdiendo efectividad progresivamente debidoprobablemente, como resultado del efecto de las vibraciones por voladuras. En muchos casos para evitar esta desventaja, elbarreno es inyectado con lechada de cemento.
  27. 27. CALZADURAS ATIRANTRADASLOS ANCLAJES COMO ELEMENTOS ESTABILIZADORES EN OBRAS CIVILES Y MINERASLa lechada se inyecta por la boca del barreno y el tubo de regreso llega hasta el final del mismo. La inyección terminadespués de la salida del aire y de la emisión de lechada por el tubo de regreso (figura 1.12b). De esta forma el anclajeactúa en forma permanente, evitándose a la vez los efectos de corrosión. Los bulones de expansión se utilizan con éxito enel campo de la minería debido a las siguientes ventajasRecuperabilidadMecanizaciónSeguridadRecuperabilidad. Al aflojar la tuerca que sujeta la placa, el perno pierde la tensión, y si no existen deformacionesexcesivas el perno puede recuperarse con facilidad.Mecanización. El perno de expansión puede mecanizarse con bastante facilidad con las modernas unidades deperforación tipo JUMBO para bulonaje.Seguridad. Las conchas de expansión poseen una mayor superficie de anclaje. Los bulones de expansión no pueden serempleados en rocas friables, y la carga que admiten, es por lo general, inferior a la del acero y la barra.Este obstáculo ha sido superado mediante la utilización de anclaje repartido, donde la zona de anclaje se obtiene a todo lolargo de la superficie lateral del perno mediante el fraguado de un mortero que ocupa el espacio anular libre entre el pernoy las paredes del barreno (figura 1.13).Adicionalmente tiene la ventaja en relación con los bulones de expansión, que pueden emplearse con éxito en rocasfracturadas, además de su simplicidad, economía y estabilidad en el tiempo como anclaje permanente.Una forma de eliminar el sistema de inyección o lechada de cemento, es aplicando el método PERFO, sin lugar a dudas másversátil pero a la vez más costoso.
  28. 28. CALZADURAS ATIRANTRADASLOS ANCLAJES COMO ELEMENTOS ESTABILIZADORES EN OBRAS CIVILES Y MINERAS
  29. 29. CALZADURAS ATIRANTRADAS LOS ANCLAJES COMO ELEMENTOS ESTABILIZADORES EN OBRAS CIVILES Y MINERASPara colocar el mortero se utilizan dos semicilindros de chapa perforada (figura 1.14a), que una vez llenos de mortero seintroducen en el barreno, posteriormente se inserta la barra de acero, desplazando lateralmente el mortero, el cual penetraen el espacio anular, adaptándose perfectamente a todas las irregularidades, garantizando al mismo tiempo una buenaadherencia de todos los barrenos. Los anclajes tipo PERFO se construyen en longitudes d hasta 12 m y para capacidadesde carga entre 120 y 200 kN.HOEK y BROWN recomiendan los siguientes diámetros para el sistema PERFO.
  30. 30. CALZADURAS ATIRANTRADASLOS ANCLAJES COMO ELEMENTOS ESTABILIZADORES EN OBRAS CIVILES Y MINERASDesde luego, si únicamente en la parte externa del barreno se coloca el mortero con el tubo perforado, quedara unalongitud libre, lo que permite en este caso poder tensar el tirante (figura 1.14b).La inyección se lleva a cabo de tuberías de PVC, y es frecuente inyectar a presión, alcanzándose valores de hasta 3 Mpa. Eneste caso en necesario separar la zona de anclaje de la zona libre y evitar que esta se cemente con la lechada.Puede ser ventajoso emplear aditivos que aceleren el fraguado y disminuyan la retracción.En el Casio de bulones de roca es frecuente la utilización de resina, para la formación de la zona de anclaje. La adherenciaresina – roca es dos o tres veces la de la lechada de cemento siempre que se utilice en un medio seco.Se llama bulbo de anclaje al material8 cemento, resina o mortero) que recubre la armadura y que solidariza con el terrenoque la rodea.Es importante lograr una buena materialización del bulbo de anclaje, operación más delicada cuando se trata de terrenossueltos y fracturados.La versión mas simple es el tirante tipo mono – barra o mono (figura 1.6), en el cual la barra es directamente empotrada enel bulbo.Debido a las dificultades de garantizar una buena protección a la corrosión de la armadura metálica, tienen su aplicación enla mayoría de los casos en contenciones temporales.A la vez es importante destacar que en la zona de anclaje el mortero o lechada de cemento es de gran utilidad parapreservar la armadura metálica frente a la acción corrosiva, protegiéndola mediante una película pasiva formada porhidróxidos ferrosos [Fe (OH)], que se caracteriza por ser latamente insoluble en soluciones con un PH alcalino, siendoademás la responsable de garantizar la seguridad en ambientes agresivos cuando el acero esta embebido en el concreto.La resistencia en la zona de anclaje viene determinada, en primer lugar, por la adherencia entre lechada y acero, y ensegundo lugar, por la adherencia entre el bulbo de anclaje y el terreno que lo rodea, que es generalmente lo quedetermina la resistencia.Es difícil determinar a priori la resistencia de la zona de anclaje, especialmente en anclajes inyectados. En la tabla anexarecomendad por MÚZAS LABAD, se recogen con carácter orientativo algunos valores de la resistencia media aldeslizamiento de bulbos inyectados, en distintos tipos de terreno.
  31. 31. CALZADURAS ATIRANTRADASLOS ANCLAJES COMO ELEMENTOS ESTABILIZADORES EN OBRAS CIVILES Y MINERASZONA LIBRE. La zona libre, cuando el terreno de la perforación puede separarse, queda independizado del mismomediante camisas de PVC o metálicas. En cualquier caso puede protegerse la corrosión mediante rellenos de productosprotectores. Por razones constructivas la zona libre debe tener una longitud mínima de 6 m, con objeto de controlaradecuadamente la puesta en tensión y minorizar la influencia de los movimientos de la cabeza.CABEZA Y PLACA DE APOYO. El sistema de abroche de la armadura a la placa de apoyo, puede estar constituido portuercas en el caso de barras roscadas o bien remachados o conos macho – hembra para alambres y cordones.El abroche puede ser común al conjunto de la armadura o independiente para uno o varios elementos.La placa de apoyo suele situarse sobre un bloque de hormigón armado, que transmite los esfuerzos a la superficie delterreno.
  32. 32. CALZADURAS ATIRANTRADASLOS ANCLAJES COMO ELEMENTOS ESTABILIZADORES EN OBRAS CIVILES Y MINERAS
  33. 33. CALZADURAS ATIRANTRADASIV. CALZADURAS ATIRANTADAS: PROCESO DE INSTALACIÓN
  34. 34. CALZADURAS ATIRANTRADASIV. CALZADURAS ATIRANTADAS: PROCESO DE INSTALACIÓN
  35. 35. CALZADURAS ATIRANTRADASIV. CALZADURAS ATIRANTADAS: PROCESO DE INSTALACIÓNSECUENCIA CONSTRUCTIVA DE LA CALZADURA SOSTENIMIENTO DE LAS PAREDES LATERALES DE LA EXCAVACION PROFUNDA MEDIANTE EL SISTEMA DE CALZADURAS
  36. 36. CALZADURAS ATIRANTRADASIV. CALZADURAS ATIRANTADAS: PROCESO DE INSTALACIÓN SECUENCIA DE LOS PAÑOS ALTERNADOS DE LA CALZADURA
  37. 37. CALZADURAS ATIRANTRADASIV. CALZADURAS ATIRANTADAS: PROCESO DE INSTALACIÓN APUNTALAMIENTO EN LAS CALZADURAS
  38. 38. CALZADURAS ATIRANTRADASEFECTOS CAUSADOS POR LAS EXCAVACIONES SOBRE LAS ESTRUCTURASADYACENTES• Antes de iniciarse la excavación en el suelo las presiones laterales y el esfuerzo cortante debido a lasfuerzas gravitacionales se encontraban en equilibrio en donde el esfuerzo cortante es menor que laresistencia máxima del suelo.• Al realizarse el corte la excavación causo una disipación de esfuerzos concentrados en el suelo y unaexpansión en el suelo adyacente, lo que produjo el asentamiento y formación de las grietas de tensiónque a su vez generaron cuñas de deslizamiento activadas por efecto de la sobrecarga estática o dinámica.La deformación horizontal del terreno por debajo del nivel de cimentación establecen que la pared lateralde la excavación se deforma de manera importante en su parte superior moviéndose casi paralelamentehacia el centro de la excavación, observándose que en el fondo disminuye.• Con las mediciones de las deformaciones durante las excavaciones se ha encontrado un imperceptiblelevantamiento en el fondo de la excavación hacia el interior de la misma, encontrándose que unas de susparedes sufre deformaciones por esfuerzo cortante como consecuencia de la relación que existe entre lalongitud y el espesor de la zona de trabajo así como las propiedades elastoplasticas del suelo siendosecundarias y mínimas las deformaciones por flexión Durante la excavación es importante que el responsable de la obra observe, analice e interpretecualquier señal que pueda producir la excavación con la finalidad de evitar cualquier falla que pudiesepresentarse durante la etapa de la construcción de las calzaduras es necesario evaluar los movimientos,grietas que anteceden al desplome del suelo.
  39. 39. CALZADURAS ATIRANTRADASEFECTOS CAUSADOS POR LAS EXCAVACIONES SOBRE LAS ESTRUCTURASADYACENTES
  40. 40. CALZADURAS ATIRANTRADASEFECTOS CAUSADOS POR LAS EXCAVACIONES SOBRE LAS ESTRUCTURASADYACENTES• Se observa la pared lateral adyacente a las viviendas que levantó la empresa constructora, que solo laune a las viviendas por intermedio de un dintel colocado en el ingreso lateral de una de ellas, la calzadurafue colocada debajo de la cimentación de la pared. COLAPSO DE CALZADURA TIPO PANTALLA CIERRE DE LA VIA
  41. 41. CALZADURAS ATIRANTRADASEFECTOS CAUSADOS POR LAS EXCAVACIONES SOBRE LAS ESTRUCTURASADYACENTES EMPUJES HIDROSTATICOS• En la zona del derrumbe se observo las tuberías de desague con filtraciones de agua que fluyen haciala zona de menor presión del suelo, la presión del agua en el área de vacíos del suelo soportará la cargaempujando la estructura de la calzadura que no fue considerada en el diseño de la calzadura, por lo que lapresión del agua en el suelo responde a la incapacidad del agua para tomar esfuerzos cortantes,perdiendo el suelo su capacidad de carga.• Por las características del suelo, se hubiera realizado un estudio de suelos en la cual de habríadetectado las filtraciones y además de las características que predominan en este, pudiéndose haberdrenado y estabilizarlo antes de proceder a la excavación.
  42. 42. CALZADURAS ATIRANTRADASEFECTOS CAUSADOS POR LAS EXCAVACIONES SOBRE LAS ESTRUCTURASADYACENTES •DETECCION DE LA TUBERIA DE DESAGUE •DESPRENDIMIENTO DE CIMENTACION PRODUCIDO POR LA CAIDA•Los efectos que repercutieron en las estructuras adyacentesa la obra tanto en la estabilidad como en los asentamientos,adquiere fundamental importancia por lo que en lo sucesivose deberá tener mayor cuidado en el diseño y laconstrucción de calzaduras para alturas menores a 6M deprofundidad debiéndose instalar soportes adecuados segúnlas condiciones del suelo para evitar los derrumbes omovimientos del terreno que afecten las construccionesvecinas• En conclusión la capacidad prevista del sistema decontención construida fue insuficiente para resistir losempujes generados por los materiales predominantes.
  43. 43. CALZADURAS ATIRANTRADASEFECTOS CAUSADOS POR LAS EXCAVACIONES SOBRE LAS ESTRUCTURASADYACENTES LA CALZADURA Y LA HUMEDAD EXISTENTE EN LA ZONA
  44. 44. CALZADURAS ATIRANTRADASEFECTOS CAUSADOS POR LAS EXCAVACIONES SOBRE LAS ESTRUCTURASADYACENTES SECCION TRANSVERSAL DE LA CALZADURA
  45. 45. CALZADURAS ATIRANTRADASANALISIS DE LOS DAÑOS • De lo analizado el suelo conformado por grava, limo, arena y sus vacíos soportan las sobrecargas manteniendo en equilibrio las presiones laterales, pero al ingresar la presión del agua hacía los vacíos impiden al agua tomar esfuerzos cortantes produciéndose un cambio en su resistencia y volumen, al incorporarse el agua en el suelo se producen empujes hidrostáticos que puede agravar la inestabilidad de cualquier tipo de suelo. • La falla se produce cuando la resistencia del esfuerzo cortante del suelo adyacente vence a la resistencia del esfuerzo cortante del suelo- agua, reflejándose en el estado de esfuerzos de la zona cargada su capacidad de carga. • La presencia del agua anula la cohesión aumentando los empujes y afectando la estabilidad del suelo. • La excavación causó una disipación de esfuerzos concentrados en el terreno y una correspondiente expansión en el suelo adyacente, lo que produjo el asentamiento y la formación de grietas de tensión que generaron las cuñas de deslizamiento activadas por el efecto de la sobrecarga estática y dinámica en el área de excavación. • Antes de realizarse la excavación el suelo se encontraba en equilibrio debido a la s presiones laterales en cada lado iguales entre sí además de un esfuerzo cortante de las fuerzas gravitacionales en su base, el suelo será estable si el esfuerzo cortante es menor que la resistencia máxima del material constituyente. • Al realizarse el corte vertical uno de los lados causará la redistribución de los esfuerzos en el suelo, para poder lograr mantener el equilibrio el esfuerzo cortante deberá aumentar hasta neutralizarlo.
  46. 46. CALZADURAS ATIRANTRADASANALISIS COMPARATIVO ENTRE LAS TECNICAS DE LA CALZADURA VS.PANTALLAS ANCLADAS • El suelo fluvial de Lima tiene una cobertura o estrato superficial generalmente conformado por un suelo limo arcilloso de espesor variable, así en el Cercado de Lima, La Victoria, Pueblo Libre, Lince, San Borja, San Isidro, Miraflores y parte de Surco, esta cobertura varía entre 0.30m a 1.50m de espesor, en San Miguel, Barranco, Chorrillos, La Perla, Bellavista, Callao oscila entre 1.50m y 15.0m de espesor, en el Callao la cobertura descrita se complica con la presencia de zonas turbosas y a veces pantanosas por lo que este suelo puede considerarse errático. • El suelo fluvial de Lima tiene un espesor de más de 400m y es una mezcla de bolones, cantos rodados, gravas, arenas y algo de finos los suficientes suelos finos como para crear una “cohesión aparente” o resistencia debido a la succión o presión negativa del agua contenida en los poros,esta “cohesión aparente” decrece, si el contenido de humedad aumenta hasta anularse “saturación”, por esta razón se llama “aparente” a esta cohesión.
  47. 47. CALZADURAS ATIRANTRADASVI. CASO GAMARRA:
  48. 48. CALZADURAS ATIRANTRADASVI. CASO GAMARRA: •La obra en cuestión no solo carecía de licencia de construcción, sino que falsificó una ante vista y paciencia de los Inspectores de Obras de la Municipalidad de La Victoria. •Aparentemente no contaba con la dirección de un profesional responsable con experiencia de excavaciones, calzaduras y entibamientos. La obra se encontraba sólo al mando de un capataz o maestro de obra sin mayores conceptos de prevención de riegos. •La Normatividad vigente que propulsa el actual gobierno incentivando la actividad constructora es contraproducente, pues otorga una serie de prerrogativas a los constructores para aprovechar los silencios positivos administrativos de las municipalidades para aprobar sus proyectos y supervisar sus obras. Sacándole la vuelta a la buena ejecución de obra.Puedo afirmar que el sistema de calzaduras empleados en la excavación para la construcción de nuevasedificaciones es totalmente empírica en la mayoría de los casos, que ha provocado numerosas muertesy fallas estructurales en las edificaciones vecinas debido a asentamientos de sus cimentaciones. Es tanempírica que no se toma en cuanta muchas veces la dinámica de los empujes laterales que soportarádicha calzadura. De las tomas fotográficas a la calzadura colapsada, se puede apreciar que la secciónde la calzadura es la misma desde su base hasta la coronación.Últimamente se han detectado fallas y agrietamientos en edificaciones recién construidos. Si la vida útilestimada de una edificación es de aproximadamente 50 años, el que esta colapse en menos de un añopuede describir como han sido construidos.
  49. 49. CALZADURAS ATIRANTRADASCONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES• Durante la etapa de la excavación se deberá considerar un banco de material-suelo cuya profundidadmáxima es de 6m así como el apuntalamiento para el mejor sostenimiento de este e ir compensandogradualmente la resistencia del esfuerzo cortante y evitar la liberación de los esfuerzos horizontalesresiduales para su no expansión durante el proceso de la construcción.• Se ha detectado que el movimiento del fondo hacia arriba esta acompañado por un movimientoperceptible hacia adentro de la excavación, a medida que esto ocurre el suelo adyacente a la excavaciónsufre desplazamientos laterales y asentamientos que por muy pequeños que sean pueden originar gravesdaños en las estructuras vecinas, siendo recomendable estabilizarlo con la instalación de las columnas óplacas en el centro del terreno excavado.• La profundidad de la excavación que se efectué y la naturaleza del terreno en asentamientos yformación de grietas de tensión que originan cuñas de desplazamiento que puedan ser activadas porefecto de sobrecarga estática ó dinámica generadas en el área de excavación y cuyo casi siempredisipador es el agua infiltrada en el medio poroso.• Durante los trabajos de corte de terreno y construcción de las estructuras de sostenimiento temporal sedeberá evaluar el comportamiento del terreno y del perímetro tales como veredas, calles, y estructurascercanas.• El factor tiempo es importante considerando que aumenta el riesgo de derrumbe por posiblesalteraciones de los parámetros del suelo al estar sometido a períodos largos de exposición.• En el caso que a la profundidad de la cimentación se encuentre algún bolsón de arena o limo, deberáprofundizarse la cimentación hasta sobrepasarlo y vaciar luego en la altura de la sobre- excavaciónefectuada una falsa zapata de concreto ciclópeo.• Se deberá de reportar cualquier anomalía observada tales como rajadura, hundimiento, etc. Para podertomar a tiempo las medidas correctivas del refuerzo.• La presencia de aguas anularía completamente la cohesión, aumentando los empujes y afectando laestabilidad del suelo, es por tanto indispensable eliminar el riego de jardines vecinos o sistemas de aguaso desagüe con filtraciones.
  50. 50. CALZADURAS ATIRANTRADASBIBLIOGRAFÍA• PAGINAS WEB:http://www.asocem.org.pe/SCMRoot/Excavaciones%20y%20Calzaduras%20Lima%20%20Pag%20Web%20ASOCEM%20060208.pdfhttp://www.invenia.es/oepm:p8900932http://www.labsuelosuni.edu.pe/descargas/cd01/3_MUROS%20CONTENCION/17_Muros%20Sostenimiento_0.pdfhttp://es.wikipedia.org/wiki/Muro_de_contenci%C3%B3nhttp://www.uclm.es/area/ing_rural/Trans_const/Muros.PDFhttp://www.uclm.es/dep/maplicada/medios/Tipolog%C3%ADa%20de%20estructuras%20de%20hormig%C3%B3n.pdf• REGLAMENTO NACIONAL DE CONSTRUCCIONES E.050 SUELOS Y CIMENTACIONES• SENCICO: CIMENTACIONES

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