Calzaduras atirantadas: conceptos previos

INTRODUCCIÓN

Los Muros de Contención son elementos
constructivos que cumplen la función de
cerramiento, soportando por lo general
los esfuerzos horizontales producidos por
el empuje de tierras. En otros tipos de
construcción, se utilizan para contener
agua u otros líquidos en el caso de
depósitos. Un muro de contención no
solo soporta los empujes horizontales
trasmitidos por el terreno, debe también
recibir los esfuerzos verticales trasmitidos
a pilares, paredes de carga y forjados
que apoyan sobre ellos. La mayoría de
los muros de contención se construyen
de hormigón armado, cumpliendo la
función de soportar el empuje de tierras,
generalmente en desmontes o
terraplenes, evitando el
desmoronamiento y sosteniendo el talud.
Las calzaduras, a diferencia de los muros
de contención, por su método
constructivo de arriba hacia abajo son
estructuras de gravedad básicamente no
armadas (sin acero), la sección debe
incrementarse conforme se profundiza de
excavación por el incremento de
excavaciones laterales.

CALZADURAS ATIRANTRADAS
CONCEPTOS PREVIOS
1.1 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 paredes
de excavación:
- Proyectar obras y estructuras de sostenimiento temporal y luego, al finalizar los trabajos de corte, construir las estructuras
de sostenimiento definitivas.
- Proyectar estructuras de sostenimiento definitivas que se vayan construyendo o a medida se avance con los trabajos de
corte.
Existen diversos tipos de obras para el sostenimiento temporal y definitivo de los taludes de corte, entre los cuales podemos
mencionar 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 suelo
de la pared expuesta, producto de las excavaciones efectuadas. Tienen por función prevenir las fallas por inestabilidad o
asentamiento excesivo y mantener la integridad del terreno colindante y de las obras existentes en él, hasta entre en
funcionamiento las obras de sostenimiento definitivas. Las calzaduras están constituidas por paños de concreto que se
construyen alternada y progresivamente. El ancho de las calzaduras debe ser inicialmente igual al ancho del cimiento por
calzar y deberá irse incrementando con la profundidad. Las calzaduras deben ser diseñadas para las cargas verticales de la
estructura que soportan y para poder tomar las cargas horizontales que le induce el suelo y eventualmente los sismos.

CONCEPTOS PREVIOS
1.2 DE ACUERDO A SENCICO: CIMENTACIONES

La calzadura es un elemento que soporta carga vertical directamente y lo transmite a un estado inferior del suelo. El
término lo hemos generalizado para otro tipo de funciones y lo empleamos indistintamente para aquellas obras que se
realizan con algunos de los propósitos siguientes:
a)Para consolidar la cimentación de una estructura existente. Tal es el caso de una estructura que ha sufrido
asentamientos. Este caso es frecuente en edificaciones de valor arquitectónico o histórico que por estar cimentadas sobre
terrenos que se consolidaron con el tiempo han sufrido asentamientos que comprometen su estabilidad y se requiere
nivelar 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 a
mayor profundidad o reforzar la misma cimentación ampliándola.
c)Para protección de la propiedad vecina – edificaciones o taludes – cuando se va a realizar excavaciones cercanas. En
este contexto las obras de calzadura tienen carácter temporal ya que su función de contención o confinamiento será
asumida 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)

CONCEPTOS PREVIOS

En 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 países
de Latinoamérica. (Como en el coso tan sonado de la pantalla de contención
que falló en este aspecto, no son propiamente una calzadura. Para evitar la
posibilidad de asentamientos verticales en las estructuras existentes, por
desplazamiento horizontal de la pantalla como consecuencia del empuje del
suelo contenido, se depende exclusivamente de la rigidez lateral de la pantalla.
En segundo caso, cuando el profundizar en el terreno vecino, lo hacemos por
debajo de una edificación existente, (fig. 2b) estamos construyendo realmente
una calzadura, porque además de los empujes laterales que existen vamos a
tener que transmitir parcialmente la carga vertical de la cimentación existente a
un estrato más bajo.

Las pantallas pueden ser de voladizo, apuntaladas o atirantadas, (fig. 3), pueden ser continuas o discontinuas. En este
último caso, se aprovecha la capacidad del suelo para transmitir los empujes laterales por acción de arco a los nuevos
soportes, (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.

CONCEPTOS PREVIOS

CALZADURA EN CONGLOMERADO COMPACTO

La práctica de construir la calzadura fuera de los linderos del terreno por excavar, es decir en propiedad vecina, es
tradicional 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 la
nueva construcción, entre ellas el ahorro de espacio al permitirle
aprovechar el 100% de área del terreno y el control de asentamientos
en la edificación existente, con lo cual se está protegida la propiedad
vecina.
En edificaciones en zonas urbanas donde el terreno cuesta mucho
dinero, hay que buscar soluciones donde la pérdida de área útil se
minimice y la construcción de una pantalla puede significar perder
algunos decímetros den el perímetro de la propiedad.
El mayor inconveniente al invadir el terreno vecino, esta en el perjuicio
que causamos al vecino al dejarle en sus linderos, elementos
estructurales que tendrá que retirar cuando quiera construir.
En todo caso, lo correcto es comunicar a los vecinos que se va a
excavar y calzar usando su propiedad y eventualmente acordar con
ellos algún tipo de compensación por el uso de su propiedad y por los
costos 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). Se
construyen 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 estructura
por calzar y de las características del suelo, y se aprovecha si la acción de arco horizontal para la transmisión de los empujes
del suelo a las vigas-columnas. Esto es posible dadas las características del conglomerado de Santiago y no veo
inconveniente 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).

CONCEPTOS PREVIOS

El procedimiento usual de calzadura en los tres caos es similar, consiste en una construcción secuencial a medida que
avanza la calzadura. Son procedimientos que tienen una tradición muy antigua. 60 a 70 años cuando la vieja Lima comenzó
a modernizarse, a construirse edificios en el Centro Histórico.

La calzadura como la conocemos es sin lugar a duda un invento criollo de los
ingenieros de esa época que tuvieron que revolver el problema para proteger
las casonas de adobe colindantes.
Un invento que no podemos decir que haya sido desdichado, la experiencia en
general ha sido buena. Las recomendaciones para la calzadura tradicional
limeña que se transcriben en la figura 10 se basan en esa práctica de muchos
años en el conglomerado de Lima.
Son numerosos los ejemplos de calzaduras exitosas y son realmente pocos los
casos de problemas.
Los problemas muchas veces están ligados a la presencia de agua y al haber
aplicado las recomendaciones usuales mas allá de los límites establecidos sin
tomar precauciones adicionales.

CONCEPTOS PREVIOS

1.3 DE ACUERDO A MUROS DE CONTENCION:

Se denomina muro de contención a un tipo estructura de contención rígida, destinada a contener algún
material, generalmente tierras.
Funcionamiento: Los muros de contención se utilizan para detener masas de tierra u otros materiales
sueltos cuando las condiciones no permiten que estas masas asuman sus pendientes naturales. Estas
condiciones se presentan cuando el ancho de una excavación, corte o terraplén está restringido por
condiciones 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 fijo
y el corte o terraplén debe estar contenido dentro de este ancho. De manera similar, los muros de los
sótanos de edificios deben ubicarse dentro de los límites de la propiedad y contener el suelo alrededor
del sótano.
Tipos de muro de contención:
•Muro de contención en ménsula
con puntera.

con talón.

con puntera y talón.

•Muro con contrafuertes.

•Muro soportado por la estructura
de una edificación.

•Muros de gravedad.

•Muros atirantados.
•Problemas más usuales de los Vale decir: CALZADURAS ATIRANTADAS.
muros.

CONCEPTOS PREVIOS

CIMIENTOS 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

MUROS DE CONTENCION ATIRANTADOS: ESTRUCTURA MODULAR PREFABRICADA

Estructura modular prefabricada para muros de contención atirantados compuesta de una serie sucesiva de paneles de
concreto armado, prefabricados según módulos estandarizados, que se colocan verticalmente apoyados sobre una
argamasa de subsuelo, y anclados mediante colado de un cimiento de concreto armado, estando provisto cada panel de un
tirante que una vez colocado queda fijado por su extremo superior a la cara del panel enfrentada al material a soportar, y su
extremo inferior se inserta en el cimiento de anclaje. El tirante se conforma como un brazo curvado con su concavidad
enfrentada al material a contener, y con una radio de curvatura comprendido entre 15 y 25 metros, con una relación entre
el citado radio del tirante y la altura total del panel comprendida entre 1 y 5.

MUROS DE CONTENCION ATIRANTADOS: ESTRUCTURA MODULAR PREFABRICADA
Desplome de muros (solo tirantes):

Una de las posibles soluciones de apeo de muros puede ser también: desde el interior mediante atirantados metálicos que
refuerzan 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

LOS ANCLAJES COMO ELEMENTOS ESTABILIZADORES EN OBRAS CIVILES Y MINERAS

1. INTRODUCCION

Aproximadamente en 1950 se ha desarrollado en concepto de masas rocosas y suelos anclados con elementos pretensados
hasta alcanzar un campo muy amplio de aplicación.
Los anclajes constituyen en los actuales momentos un medio esencial para garantizar la estabilidad de estructuras muy
diversas lográndose utilizar los procedimientos y posibilidades que la tecnología actual del soporte mediante anclajes pone
a 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 suelo
para 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 de
suelo, y por ende de la obra.
Como elemento que contrarresta las subpresiones producida por el agua, en el sostenimiento de techos y hastíales en obras
subterráneas de vialidad, centrales hidroeléctricas y mineras, e igualmente como soporte artificial en taludes constituidos
por 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 tramos
carreteros., en donde parte de la calzada ha colapsado al producirse una disminución en la resistencia al corte de masa del
suelo...
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 de
los anclajes metálicos para sostener muros y absorber momentos volcadores. Este ultimo como ocurre en las torres de alta
pensión y en las presas para resistir las fuerzas volcadoras, debidas al agua; así como en otras numerosas obras , en la cual
la fuerza de tracción al terreno del anclaje transfiere las solicitaciones hasta una zona más profunda y estable, y por tanto
de mayor capacidad portante. En estas condiciones la resistencia tangencial de la masa de suelo circundante al miembro
estructural 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 activos
o 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.


Lo dicho anteriormente indica que la utilización de anclajes ha sido indicada como la mejor alternativa técnica y
económica en la construcción de muros de contención, con la correspondiente utilización de los procedimientos modernos
que 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; APRA
que no se produzcan deslizamientos de tierras que afecten contra las estructuras aledañas; las cuales podrían causar
perdidas económicas y de vidas humanas.
Por otra parte antes de iniciar el proceso de instalaciones del anclaje en obra se debes realizar los estudios necesarios
correspondientes a la estabilidad del terreno para elegir el tipo de anclaje a utilizar en el terreno tanto por su
adaptabilidad 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 la
estructura requiere.
Finalmente los gráficos que se presentaran a continuación ejemplifican el uso y manejo en diferentes proyectos; lo cual
verifica la gran diversidad de usos que se le da a este método.

Fig. 1 diferentes aplicaciones
de los anclajes atirantados.


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 de
diseño puede ser clasificado en dos principales grupos, el primero se basa en la teoría de la elasticidad, la cual presenta
limitaciones cuando se trata de masas rocosas heterogéneas.
El segundo criterio involucra la selección de parámetros mediante reglas empíricas; la diferencia entre estos dos métodos se
debe a la complejidad del diseño de un sistema de anclaje ya que este requiere un estudio detallado de la geología del
terreno, conjuntamente con las presiones generadas por las masas del subsuelo, así como la magnitud y la dirección de
estos esfuerzos que son vitales antes de iniciar cualquier excavación.


Se menciona también en el diseño de los tirantes anclados estudiar los conceptos principales en relación al diseño de los
cuatro modos de ruptura:

1. Ruptura de la masa a rocosa o del suelo
2. Ruptura de la interfase acero – lechada de cemento
3. Ruptura en el contacto roca/suelo – lechada de cemento
4. Ruptura de las barras o guayas de acero

Por 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 mediante
anclajes, al generarse un incremento de las tensiones
normales sobre la existente o potencial superficie de
ruptura; lográndose por lo tanto un aumento en la
resistencia al esfuerzo cortante de dicha superficie.
Otro aspecto a considerar es que los anclajes introducen
tensiones y deformaciones adicionales en la masa del
suelo mejorando la estabilidad general, en donde el tipo
de anclaje, y el método de instalación, conjuntamente con
los aspectos geológicos más resaltantes juegan un papel
preponderante en el diseño del soporte.


A pesar de que existen diferentes métodos de estabilización, el soporte mediante la técnica de tirantes anclados ha tenido
mucho 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 en
equilibrio 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 la
empresa Bauer, la forma de utilizar los anclajes como elementos de soporte en las obras de tierra


2. CONCEPTO Y CARACTERISTICAS DE LOS ANCLAJES INYECTADOS

Estos tipos de anclajes son armaduras metálicas, alojadas en taladros perforados, cementadas mediante inyecciones de
lechada de cemento.
El elemento estructural es sometido a tracción, generando un esfuerzo de anclaje, el cual es soportado por la resistencia
de 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 del
barreno; por lo tanto las fuerzas que actúan sobre el anclaje inyectado, no se transmiten a toda la zona del terreno, sino
solamente 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 para
empotrar 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 el
empotramiento a la roca se efectúa en toda la longitud del barreno con lechada de cemento o resina. En este caso, la
resina y el elemento endurecedor, se colocan en capsulas en el fondo del barreno. Al colocar la varilla metálica y rotarla se
rompen 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 cuerpo
cilíndrico 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 chapas
rellenando así todo el volumen del barreno.
También cabe mencionar que entre 1977 y 1980 se desarrollo el sistema SWELLEX, a través de un programa de
investigación llevado a cabo por la empresa ATLAS COPCO en suecia, el cual consiste en bulones de acero tubular de
anclaje metálico repartido que han sido doblados longitudinalmente para reducir su diámetro, al cual se le incorpora una
bomba 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 búlon
SWELLEX se comprime contra las paredes del barreno adaptándose a la vez a las irregularidades del terreno.


En estas condiciones una vez expandido el búlon, se produce una presión de contacto entre del búlon y las paredes el
barreno, en la cual actúan dos tipos de fuerzas, una radial perpendicular a su eje en toda su longitud, y otra friccionante
que 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 barras
tienen generalmente un fileteado exterior que aumenta la adherencia en la zona de anclaje y permite por otra parte la
unión 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 los
tirantes constituidos por un cierto número de cables unidos formando un haz. El anclaje se hace generalmente mediante
enclavamientos 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 tirantes
anclados 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.


El anclaje de los tirantes se coloca mediante inyecciones de cemento. El tirante tiene uno o dos tubos que permiten la
inyección del cemento y la salida del aire. Este ultimo tubo sirve para indicar que el barreno ha sido totalmente inyectado y
por 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 o
metálica.


Los 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.


2.1 PARTES DEL ANCLAJE

Como lo menciona AYALA ET AL, existen diferentes maneras de constituir la zona de anclaje, en la que la armadura queda
fijada al terreno.

ZONA DE ANCLAJE
ZONA LIBRE
CABEZA 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)


Con el tiempo hay la tendencia de que el cono de expansión se deslice perdiendo efectividad progresivamente debido
probablemente, como resultado del efecto de las vibraciones por voladuras. En muchos casos para evitar esta desventaja, el
barreno es inyectado con lechada de cemento.


La lechada se inyecta por la boca del barreno y el tubo de regreso llega hasta el final del mismo. La inyección termina
después de la salida del aire y de la emisión de lechada por el tubo de regreso (figura 1.12b). De esta forma el anclaje
actúa en forma permanente, evitándose a la vez los efectos de corrosión. Los bulones de expansión se utilizan con éxito en
el campo de la minería debido a las siguientes ventajas

Recuperabilidad
Mecanización
Seguridad

Recuperabilidad. Al aflojar la tuerca que sujeta la placa, el perno pierde la tensión, y si no existen deformaciones
excesivas el perno puede recuperarse con facilidad.

Mecanización. El perno de expansión puede mecanizarse con bastante facilidad con las modernas unidades de
perforación tipo JUMBO para bulonaje.

Seguridad. Las conchas de expansión poseen una mayor superficie de anclaje. Los bulones de expansión no pueden ser
empleados 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 lo
largo de la superficie lateral del perno mediante el fraguado de un mortero que ocupa el espacio anular libre entre el perno
y las paredes del barreno (figura 1.13).
Adicionalmente tiene la ventaja en relación con los bulones de expansión, que pueden emplearse con éxito en rocas
fracturadas, 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 más
versátil pero a la vez más costoso.


Para colocar el mortero se utilizan dos semicilindros de chapa perforada (figura 1.14a), que una vez llenos de mortero se
introducen en el barreno, posteriormente se inserta la barra de acero, desplazando lateralmente el mortero, el cual penetra
en el espacio anular, adaptándose perfectamente a todas las irregularidades, garantizando al mismo tiempo una buena
adherencia de todos los barrenos. Los anclajes tipo PERFO se construyen en longitudes d hasta 12 m y para capacidades
de carga entre 120 y 200 kN.
HOEK y BROWN recomiendan los siguientes diámetros para el sistema PERFO.

Desde luego, si únicamente en la parte externa del barreno se coloca el mortero con el tubo perforado, quedara una
longitud 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. En
este 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 adherencia
resina – 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 terreno
que la rodea.

Es importante lograr una buena materialización del bulbo de anclaje, operación más delicada cuando se trata de terrenos
sueltos 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 en
el bulbo.

Debido a las dificultades de garantizar una buena protección a la corrosión de la armadura metálica, tienen su aplicación en
la 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 para
preservar la armadura metálica frente a la acción corrosiva, protegiéndola mediante una película pasiva formada por
hidróxidos ferrosos [Fe (OH)], que se caracteriza por ser latamente insoluble en soluciones con un PH alcalino, siendo
además 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 en
segundo lugar, por la adherencia entre el bulbo de anclaje y el terreno que lo rodea, que es generalmente lo que
determina la resistencia.

Es difícil determinar a priori la resistencia de la zona de anclaje, especialmente en anclajes inyectados. En la tabla anexa
recomendad por MÚZAS LABAD, se recogen con carácter orientativo algunos valores de la resistencia media al
deslizamiento de bulbos inyectados, en distintos tipos de terreno.


ZONA LIBRE. La zona libre, cuando el terreno de la perforación puede separarse, queda independizado del mismo
mediante camisas de PVC o metálicas. En cualquier caso puede protegerse la corrosión mediante rellenos de productos
protectores. Por razones constructivas la zona libre debe tener una longitud mínima de 6 m, con objeto de controlar
adecuadamente 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 por
tuercas 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 del
terreno.

IV. CALZADURAS ATIRANTADAS: PROCESO DE INSTALACIÓN


SECUENCIA CONSTRUCTIVA DE LA CALZADURA

SOSTENIMIENTO DE LAS PAREDES LATERALES DE LA EXCAVACION
PROFUNDA MEDIANTE EL SISTEMA DE CALZADURAS


SECUENCIA DE LOS PAÑOS ALTERNADOS DE LA CALZADURA


APUNTALAMIENTO EN LAS CALZADURAS

EFECTOS CAUSADOS POR LAS EXCAVACIONES SOBRE LAS ESTRUCTURAS
ADYACENTES

• Antes de iniciarse la excavación en el suelo las presiones laterales y el esfuerzo cortante debido a las
fuerzas gravitacionales se encontraban en equilibrio en donde el esfuerzo cortante es menor que la
resistencia máxima del suelo.
• Al realizarse el corte la excavación causo una disipación de esfuerzos concentrados en el suelo y una
expansión en el suelo adyacente, lo que produjo el asentamiento y formación de las grietas de tensión
que 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 lateral
de la excavación se deforma de manera importante en su parte superior moviéndose casi paralelamente
hacia el centro de la excavación, observándose que en el fondo disminuye.
• Con las mediciones de las deformaciones durante las excavaciones se ha encontrado un imperceptible
levantamiento en el fondo de la excavación hacia el interior de la misma, encontrándose que unas de sus
paredes sufre deformaciones por esfuerzo cortante como consecuencia de la relación que existe entre la
longitud y el espesor de la zona de trabajo así como las propiedades elastoplasticas del suelo siendo
secundarias y mínimas las deformaciones por flexión
 Durante la excavación es importante que el responsable de la obra observe, analice e interprete
cualquier señal que pueda producir la excavación con la finalidad de evitar cualquier falla que pudiese
presentarse durante la etapa de la construcción de las calzaduras es necesario evaluar los movimientos,
grietas que anteceden al desplome del suelo.

ADYACENTES

ADYACENTES

• Se observa la pared lateral adyacente a las viviendas que levantó la empresa constructora, que solo la
une a las viviendas por intermedio de un dintel colocado en el ingreso lateral de una de ellas, la calzadura
fue colocada debajo de la cimentación de la pared.

COLAPSO DE CALZADURA TIPO PANTALLA CIERRE DE LA VIA

ADYACENTES

EMPUJES HIDROSTATICOS
• En la zona del derrumbe se observo las tuberías de desague con filtraciones de agua que fluyen hacia
la zona de menor presión del suelo, la presión del agua en el área de vacíos del suelo soportará la carga
empujando la estructura de la calzadura que no fue considerada en el diseño de la calzadura, por lo que la
presión 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 habría
detectado las filtraciones y además de las características que predominan en este, pudiéndose haber
drenado y estabilizarlo antes de proceder a la excavación.

ADYACENTES

•DETECCION DE LA TUBERIA DE
DESAGUE

•DESPRENDIMIENTO DE
CIMENTACION PRODUCIDO
POR LA CAIDA

•Los efectos que repercutieron en las estructuras adyacentes
a la obra tanto en la estabilidad como en los asentamientos,
adquiere fundamental importancia por lo que en lo sucesivo
se deberá tener mayor cuidado en el diseño y la
construcción de calzaduras para alturas menores a 6M de
profundidad debiéndose instalar soportes adecuados según
las condiciones del suelo para evitar los derrumbes o
movimientos del terreno que afecten las construcciones
vecinas
• En conclusión la capacidad prevista del sistema de
contención construida fue insuficiente para resistir los
empujes generados por los materiales predominantes.

ADYACENTES

LA CALZADURA Y LA HUMEDAD EXISTENTE EN LA ZONA

ADYACENTES

SECCION TRANSVERSAL DE LA CALZADURA


ANALISIS 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.

ANALISIS 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.

VI. CASO GAMARRA:

VI. 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 nuevas
edificaciones es totalmente empírica en la mayoría de los casos, que ha provocado numerosas muertes
y fallas estructurales en las edificaciones vecinas debido a asentamientos de sus cimentaciones. Es tan
empírica que no se toma en cuanta muchas veces la dinámica de los empujes laterales que soportará
dicha calzadura. De las tomas fotográficas a la calzadura colapsada, se puede apreciar que la sección
de 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 útil
estimada de una edificación es de aproximadamente 50 años, el que esta colapse en menos de un año
puede describir como han sido construidos.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
• Durante la etapa de la excavación se deberá considerar un banco de material-suelo cuya profundidad
máxima es de 6m así como el apuntalamiento para el mejor sostenimiento de este e ir compensando
gradualmente la resistencia del esfuerzo cortante y evitar la liberación de los esfuerzos horizontales
residuales para su no expansión durante el proceso de la construcción.
• Se ha detectado que el movimiento del fondo hacia arriba esta acompañado por un movimiento
perceptible hacia adentro de la excavación, a medida que esto ocurre el suelo adyacente a la excavación
sufre desplazamientos laterales y asentamientos que por muy pequeños que sean pueden originar graves
daños en las estructuras vecinas, siendo recomendable estabilizarlo con la instalación de las columnas ó
placas en el centro del terreno excavado.
• La profundidad de la excavación que se efectué y la naturaleza del terreno en asentamientos y
formación de grietas de tensión que originan cuñas de desplazamiento que puedan ser activadas por
efecto de sobrecarga estática ó dinámica generadas en el área de excavación y cuyo casi siempre
disipador es el agua infiltrada en el medio poroso.
• Durante los trabajos de corte de terreno y construcción de las estructuras de sostenimiento temporal se
deberá evaluar el comportamiento del terreno y del perímetro tales como veredas, calles, y estructuras
cercanas.
• El factor tiempo es importante considerando que aumenta el riesgo de derrumbe por posibles
alteraciones 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, deberá
profundizarse la cimentación hasta sobrepasarlo y vaciar luego en la altura de la sobre- excavación
efectuada una falsa zapata de concreto ciclópeo.
• Se deberá de reportar cualquier anomalía observada tales como rajadura, hundimiento, etc. Para poder
tomar a tiempo las medidas correctivas del refuerzo.
• La presencia de aguas anularía completamente la cohesión, aumentando los empujes y afectando la
estabilidad del suelo, es por tanto indispensable eliminar el riego de jardines vecinos o sistemas de aguas
o desagüe con filtraciones.

BIBLIOGRAFÍA

• PAGINAS WEB:

http://www.asocem.org.pe/SCMRoot/Excavaciones%20y%20Calzaduras%20Lima%20%20Pag%20Web%
20ASOCEM%20060208.pdf

http://www.invenia.es/oepm:p8900932

http://www.labsuelosuni.edu.pe/descargas/cd01/3_MUROS%20CONTENCION/17_Muros%20Sostenimient
o_0.pdf

http://es.wikipedia.org/wiki/Muro_de_contenci%C3%B3n

http://www.uclm.es/area/ing_rural/Trans_const/Muros.PDF

http://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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