CALZADURAS

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 que entren en funcionamiento las obras de calzadura y/o sostenimiento definitivas.

Las calzaduras a diferencia de otras obras de sostenimiento como: pilotes continuos,

tablestacados, o muros diafragma, se construyen alternada y progresivamente con la

excavación.

El término 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 objeto de poder trasmitir las cargas actuantes a

un estrato mejor más profundo.

Imaginemos que tenemos una cimentación de una columna o muro y necesitamos

profundizar su nivel. Tendríamos que excavar por los costados de esa cimentación e ir

colocando concreto pobre, segmento por segmento, crear una subazapata o falsa zapata,

con un nivel inferior más profundo. En este caso no hay empuje lateral sino sólo carga

vertical.

Imaginemos que tenemos que hacer un sótano en un terreno sótano en un terreno para

construir un nuevo inmueble y al costado se tiene un vecino sin sótano. En este caso

tenemos 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, trasmitir las cargas verticales del cimiento existente.

Este último caso es el que nos interesa explicar, pues cada vez es más frecuente que los

edificios tengan sótanos y que estos se construyen, al costado de un vecino que no tiene

sótano. La ciudad de lima, tiene en gran cantidad de sus distritos un suelo constituido por

gravas con matriz de arenas, que tiene muy buena capacidad portante y donde se hacen

excavaciones sin mayores problemas.

En terrenos de baja capacidad portante en terrenos de baja capacidad portante,

generalmente sueltos, no es fácil hacer una excavación y construir calzaduras

tradicionales, como las que sí hacemos en la grava de lima.

La razón fundamental es que la calzadura trabaja como un muro de contención,

generalmente en voladizo, y los empujes laterales son mayores en terrenos sueltos.

Expliquemos los empujes laterales que se presentan sobre un muro de contención:

Se tiene un empuje lateral de forma triangular cuya magnitud depende de:

• Peso unitario del terreno,

• Ángulo de fricción interno del Terreno,

• Cohesión del terreno,

• Sobrecarga en el terreno vecino.

Donde:

γ = Peso específico del terreno

z = Altura desde la superficie

φ = Ángulo de fricción interna del terreno de fricción interna del terreno

Ka = Coeficiente de empuje activo del terreno

Kp = Coeficiente de empuje pasivo del terreno

c = Cohesión del terreno

Hc = Altura en donde se tiene una fuerza horizontal resultante nula en donde se tiene una

fuerza horizontal resultante nula

S/c = sobrecarga actuante

Si el ángulo de fricción

interna es menor, los

empujes son mayores. si

no hay cohesión, también el empuje es mayor. El suelo gravoso de lima, es granular y no

debiera tener cohesión. Sin embargo tiene una cohesión aparente, que es la que facilita la

construcción de las calzaduras. Si hay filtraciones de agua, esta cohesión se pierde.

Fuerza Total en zona que se desprecia

Fuerza Total Resultante

Altura de aplicación de la Resultante

Donde

CONSTRUCCIÓN DE UNA CALZADURA

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, aún 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 , 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 q, 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.

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. (Cachimba).

A pesar de esta consideración, debe recordarse que el concreto tiene 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 de la primera fila y así sucesivamente para las filas ubicadas en profundidades

mayores en profundidades mayores.

Cada fila debe tener un espesor o profundidad diferente profundidad diferente de manera

que, 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.

DAÑOS EN LOS INMUEBLES VECINOS

Las calzaduras, son muros de contención en voladizo y como tales, tienen

desplazamientos laterales en la parte superior (giro). Estos giros y deformaciones son las

que activan el empuje (cuña de falla) y son los que originan una fisura o grieta de tracción

en el piso del vecino, paralela a la calzadura.

También es factible la ocurrencia de asentamientos verticales, sea por los efectos de

retracción del concreto de la calzadura, o por un mal llenado de algunos de los

segmentos. Esto produce que en los muros del inmueble vecino, ubicados

perpendicularmente a la calzadura, se puedan producir fisuras diagonales, que indican

que el extremo más cercano a la calzadura se ha asentado.

Si la calzadura está bien diseñada y si está bien construida, estas fisuras son mínimas y

no representan daño estructural, debiendo ser reparadas por el contratista de la obra.los

daños importantes o las fallas ocurridas han coincidido siempre con anchos o espesores

de calzaduras insuficientes y/o con filtraciones de agua.

Muro de pantalla

Un muro pantalla o pantalla de hormigón in situ es un tipo de pantalla, o estructura de contención flexible, empleado habitualmente en ingeniería civil.

A diferencia de las pantallas de paneles prefabricados de hormigón, este tipo de estructura se realiza en obra. Es decir, en lugar de recurrir a paneles prefabricados, los elementos estructurales de este tipo de pantalla se ejecutan in situ.

Las dimensiones de los paneles que conforman los muros pantalla son entre 2,5 y 5 m de longitud, y 40 a 150 cm de espesor.

Cada elemento que conforma un muro pantalla trabaja independientemente, y entre ellos presentan juntas que han de ser estancas (evitar el paso de agua a través de las mismas). El cálculo de las pantallas se suele realizar suponiendo que es una viga empotrada que soporta el empuje de tierras.

Proceso constructivo del muro de pantalla

Para disminuir el riesgo de derrumbe del terreno durante la construcción del muro, los distintos paneles se suelen ejecutar de forma alterna y la forma más continuada posible. Es decir: si el muro pantalla va a constar de 8 paneles, se empezará por el 1º, 3º, 5º y 7º, y se procurará que cuando se esté excavando la 7ª zanja, a la vez se estén colocando la armadura y las juntas en el 5º, se esté hormigonado el 3º, y se haya concluido el primer panel. Una vez concluida la primera tanda se procedería con las restantes, finalizando el muro. Si no se teme riesgo de derrumbe, los paneles suelen realizarse de forma continua y no alterna.

Construcción del murete de guía

El murete guía es un muro que se realiza a ambos lados de la zanja donde se construirá la pantalla. Suelen tener de dimensiones entre 70 y 100 cm de altura, y entre 30 y 50 cm de espesor.

Las funciones del murete guía son:

Guiar el útil de excavación (cuchara al cable o equipo hidráulico).

Evitar la caída de terreno de la zona superior de la zanja por efecto del golpe del elemento excavador, y por ser una zona "descomprimida".

Facilitar que el lodo bentonítico se mantenga aproximadamente al nivel de la superficie de trabajo, haciendo que la presión del lodo sea superior que la del posible nivel freático, y permitiendo, con ello, que el lodo actúe correctamente sobre las paredes de la zanja (una vez excavada).

Servir de soporte a la armadura: la armadura de los paneles se colgará del murete guía.

Excavación de zanjas por bataches

La longitud de los paneles a excavar es, generalmente de entre 3 y 6 m. El orden de ejecución de los paneles depende del sistema de excavación y del tipo de pantalla, ya que pueden ejecutarse por el método primario-secundario (alterno) o continúo. La excavación se puede realizar de tres formas:

1. Cuchara bivalva: se emplea en terrenos que lo permitan (no demasiado duros). Dependiendo del fabricante, pueden llegarse a excavar terrenos que tengan una resistencia a compresión en torno a los 60 kg/cm2.

2. Trépano: se emplea en terrenos excesivamente duros o en roca, que no pueden ser arrancados por la cuchara bivalva. El trépano es un elemento metálico, generalmente cilíndrico, de entre 2 y 3 m de altura, que pesa entre 5 y 10 t, y que se deja caer desde una altura de 1 a 3 m. Al caer, rompe el terreno del fondo de la zanja, que se extrae con la cuchara bivalva. Tiene como inconveniente que produce vibraciones elevadas. Esto convierte al trépano en un sistema de excavación prácticamente inviable en ciudades.

3. Hidrofresa: es un elemento excavador con ruedas dentadas que giran en sentidos contrarios, arrancando el terreno. La elevada fricción que se produce en las ruedas dentadas, hace necesaria la refrigeración de las mismas, así como de la roca. Para ello se suele emplear como líquido refrigerante lodo bentonítico, que se inyecta mediante un dispositivo de la propia máquina. Los propios lodos se mezclan con los detritus de la excavación, gracias a lo cual se extraen del fondo de la zanja. Dado que los lodos bentoníticos se recirculan para permitir esta extracción, han de ser "reciclados", o limpiados, mediante la eliminación de los restos de terreno extraídos del fondo de la zanja. La hidrofresa, a pesar de ser el mejor sistema —pues apenas produce vibraciones y es el más rápido—, presenta el inconveniente de ser una máquina cara, por lo que suele elevar el coste de la construcción de la pantalla.

Colocación de la armadura

La armadura ha de estar previamente montada. Para su colocación se eleva la armadura

con una grúa, y se introduce en el panel. La armadura no puede apoyarse en el fondo de

la zanja, dado que flectaría, 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, para lo que suele emplearse algún elemento metálico, y lateralmente se colocan

separadores en la armadura para evitar el contacto con el terreno.

Colocación de las juntas o encofrados laterales

Antes de hormigonar, se colocan unos encofrados laterales o juntas entre el panel excavado y el panel que se excavará más adelante.

La misión de estas juntas es evitar que se produzcan problemas a la hora de excavar los paneles contiguos. De no colocarse, habría irregularidades entre los paneles, que darían lugar a filtraciones que podrían resultar antiestéticas, o incluso peligrosas.

Estas juntas pueden ser láminas metálicas o tubos de hormigón prefabricado.

En ocasiones se dispone longitudinalmente, y a través de la junta, un elemento de goma de entre 30 y 40 centímetros de anchura. Cuando ha fraguado el hormigón, se retira la junta. Y al ejecutar el nuevo panel, el elemento de goma evita que puedan producirse filtraciones en la unión entre ambos paneles.

Hormigonado

Al hormigonar, la zanja está llena de lodo bentonítico.

Para evitar que el hormigón se contamine al mezclarse con estos, es necesario iniciar el proceso de hormigonado desde abajo hasta arriba, mediante un tubo. Como la densidad del hormigón es superior a la de los lodos bentoníticos, quedará por debajo del lodo, y éstos se pueden ir extrayendo en superficie.

Una vez que concluye el hormigonado, la parte superior del hormigón está contaminada por los lodos. Por lo tanto, habrá que seguir hormigonando hasta que rebose, extrayendo la parte contaminada de hormigón.

Construcción de la viga de coronación

Una vez realizados todos los paneles se construye la viga de coronación, consistente en una viga de hormigón que une la parte superior de todos los paneles.

La viga de coronación tiene dos misiones:

1. Hacer que todos los paneles trabajen conjunta o solidariamente.

2. Eliminar definitivamente el hormigón de la parte superior, que pudiera estar contaminado por los lodos bentoníticos.

Excavación del recinto interior

Una vez realizadas todas las operaciones previas, puede procederse a la excavación del recinto (generalmente interior) del muro pantalla.

Si se ha previsto ejecutar elementos de soporte (anclajes o puntales), se van colocando a medida que se realiza la excavación.

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTAUNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Í A F A C U L T A D D E I N G E N I E R Í A

E . A. P. DE INGENIERÍA CIVIL E . A. P. DE INGENIERÍA CIVIL

DOCENTE :

Ing. Rubén López

Carranza

CURSO :

Geología Aplicada

TEMA :

Calzadura y Muros de

Pantalla

CICLO :

V

ALUMNO :

Cruz Corcino Rita M.

CODIGO :

0200613013

Nvo. Chimbote, Agosto

de 2012