UNIVERSIDAD METROPOLITANA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL
“SISTEMA DE CONTENCIÓN PARA LA EJECUCIÓN DEL MÉTODO INVERTIDO EN LA ESTACIÓN COCHE DE LA LÍNEA 3 DEL METRO DE CARACAS”
INÉS TRALCI BOUSSAROQUE
Tutor Académico: Ing. Abraham Benarroch Tutor Industrial: Ing. Mauro Bracca
Caracas, 19 de septiembre de 2006
DERECHO DE AUTOR
Quien suscribe, en condición de autor del Trabajo Final de Grado titulado:
“SISTEMA DE CONTENCIÓN PARA LA EJECUCIÓN DEL MÉTODO
INVERTIDO EN LA ESTACIÓN DE COCHE DE LA LÍNEA 3 DEL METRO DE
CARACAS”, declara que: “Cede a titulo gratuito y en forma pura y simple,
ilimitada e irrevocable a la Universidad Metropolitana, los derechos de
autor de contenido patrimonial que me corresponden sobre el presente
trabajo. Conforme a lo anterior, esta cesión patrimonial solo comprenderá
el derecho para la Universidad de comunicar públicamente la obra,
divulgarla, publicarla o reproducirla en la oportunidad que ella así lo
estime conveniente, así como la de salvaguardar mis intereses y
derechos que me corresponden como autor de la obra antes señalada. La
Universidad Metropolitana en todo momento deberá indicar que la autoría
o creación del trabajo corresponde a mi persona, salvo los créditos que se
deban hacer al tutor o cualquier tercero que haya colaborado o fuere
hecho posible la realización de la presente obra”.
En la ciudad de Caracas, a los seis (06) días del mes de septiembre de
2006.
______________________
Inés Tralci Boussaroque
C.I. 15.178.341
APROBACIÓN
Considero que el Trabajo Final de Grado titulado:
“SISTEMA DE CONTENCIÓN PARA LA EJECUCIÓN DEL MÉTODO
INVERTIDO EN LA ESTACIÓN DE COCHE DE LA LÍNEA 3 DEL METRO DE
CARACAS”
Elaborado por la bachiller:
INÉS TRALCI BOUSSAROQUE
Para optar al título de:
INGENIERO CIVIL
Reúne los requisitos exigidos por la Facultad de Ingeniería de la
Universidad Metropolitana y tiene méritos suficientes como para ser
sometida a la presentación y evaluación exhaustiva por parte del jurado
examinador que se designe.
En la ciudad de Caracas, a los seis (06) días del mes de septiembre de
2006.
_____________________ _____________________
Ing. Abraham Benarroch Ing. Mauro Braca
C.I. 6.974.096 C.I. 6.509.271
Inés Tralci Boussaroque
ACTA DE VEREDICTO
Los abajo firmantes constituidos como jurado examinador y reunidos en
Caracas, el día 06 de septiembre de 2006, con el propósito de evaluar el
Trabajo Final de Grado titulado:
“SISTEMA DE CONTENCIÓN PARA LA EJECUCIÓN DEL MÉTODO
INVERTIDO EN LA ESTACIÓN DE COCHE DE LA LÍNEA 3 DEL METRO DE
CARACAS”
elaborado por la bachiller:
INÉS TRALCI BOUSSAROQUE
Para optar al título de:
Ingeniero Civil
Emitimos el siguiente veredicto:
Reprobado____ Aprobado ____ Notable ____ Sobresaliente ___
Observaciones:______________________________________________
___________________________________________________________
_____
_________________ Ing. Abraham Benarroch
Jurado
__________________ Ing. Mauro Braca Jurado
_________________ Ing. Gustavo Iribarren
Jurado
Inés Tralci Boussaroque
AGRADECIMIENTOS
Quisiera agradecer primero que todo al Ingeniero Abraham Benarroch por
haber aceptado ser mi tutor académico, por buscar siempre la manera
más práctica de explicar las cosas y por su gran disposición y forma de
enseñar que han logrado despertar en mí un gran interés por la rama de
la geotecnia.
Al Ingeniero Mauro Braca y a la Constructora Geobraing, por darme la
oportunidad de trabajar en su empresa y por prestarme todo su apoyo y
colaboración.
Al Ing. Pedro Nouel y al grupo de trabajo de la empresa C.A. Metro por su
colaboración y disposición para ayudarme en todo lo que pudiesen.
A mis amigos y compañeros Juan Pablo García, Gerardo Pérez, Eliana
Jover y Cristina D’Acosta siempre me han brindado su ayuda y su
amistad.
Inés Tralci Boussaroque
DEDICATORIA
A Dios por darme tantas bendiciones y oportunidades en esta vida.
A mis padres que siempre me han apoyado en las decisiones que he
tomado y me han ayudado a llevarlas a cabo, dando ánimos en los
momentos difíciles y compartiendo conmigo mis alegría y triunfos.
A mi abuela Inés que fue y siempre será un ejemplo a seguir, por su
fortaleza ante la vida y por enseñarme que con esfuerzo y dedicación se
pueden lograr todas las metas que uno se proponga.
A mi novio y futuro esposo Mario Bove por su paciencia, apoyo y por
haber compartido conmigo a lo largo de toda mi carrera.
Inés Tralci Boussaroque
INDICE
Introducción…………………………………………………………………….1 Capítulo I Constructora Geobraing ........................................................ 3
I.1 Presentación de la Empresa ...................................................... 3 I.2 Objetivos de la empresa............................................................. 3 I.3 Alcances..................................................................................... 4 I.4 Misión y Visión de la Empresa ................................................... 5
Capítulo II Tema de investigación .......................................................... 6 II.1 Definición del problema............................................................. 6 II.2 Objetivo general: ....................................................................... 7 II.3 Objetivos específicos................................................................. 7 II.4 Alcance del proyecto ................................................................. 8
Capítulo III Marco Teórico ....................................................................... 9 III.1 Definición de un sistema de contención ................................... 9 III.2 Muros colados como sistema de contención............................ 9 III.3 Proceso de ejecución de un muro colado.............................. 11 III.4 Pantallas o muros atirantados. ............................................... 16 III.5 Elementos de una pantalla atirantada .................................... 17
III.5.1 Losa de concreto: ..................................................... 17 III.5.2 Drenes: ..................................................................... 18 III.5.3 Anclajes .................................................................... 18
III.6 Partes de un anclaje:.............................................................. 19 III.6.1 Cabeza ..................................................................... 19 III.6.2 Armadura .................................................................. 19 III.6.3 Longitud libre ............................................................ 19 III.6.4 Bulbo o longitud efectiva........................................... 19 III.6.5 Zona libre o tensor .................................................... 21 III.6.6 Cabezal..................................................................... 21
III.7 Tipos de anclajes: .................................................................. 22 III.7.2 Según su forma de trabajar ...................................... 23 III.7.3 Según la técnica constructiva del bulbo.................... 26
III.8. Ventajas y Desventajas de los anclajes ................................ 27 III.8.1 Ventajas.................................................................... 27 III.8.2 Desventajas .............................................................. 28
III.9 Factores de seguridad para anclajes...................................... 28 III.10 Proceso de ejecución de un anclaje ..................................... 29
III.10.1 Perforación.............................................................. 29 III.10.2 El cuerpo del anclaje.............................................. 30 III.10.3 Inyección................................................................. 31 III.10.4 Cabezal del anclaje................................................. 32 III.10.5 Tensado del anclaje................................................ 32
III.11 Teoría de pantallas atirantadas ............................................ 34 III.11.1 Capacidad del anclaje............................................. 34 III.11.2. Cálculo del número y separación entre anclajes.... 34
III.12.Tipos de fallas para muros anclados .................................... 35 III.13 Empujes a considerar para el cálculo y diseño de estructuras enterradas y muros de contención según la teoría de Rankine..... 36
Inés Tralci Boussaroque
III.13.1 Empuje activo, empuje pasivo y empuje en reposo 36 III.14 Cálculo de empujes de tierra................................................ 38
Capítulo IV Descripción de la obra....................................................... 43 IV.1 Ubicación de la Estación Coche ............................................ 43 IV.2 Características del subsuelo a lo largo de la línea:.............. 44 IV.3. Descripción de la obra .......................................................... 45 IV.4 Proceso de ejecución del método invertido o de trinchera cubierta.......................................................................................... 47
Capítulo V Foso Norte ........................................................................... 49 V.1 Descripción del Foso Norte..................................................... 49 V.2 Aspectos Litológicos ............................................................... 50 V.4 Método constructivo del Foso Norte........................................ 51
V.4.1 Muros colados ........................................................... 52 V.4.2 Concreto proyectado ................................................. 53
V.4.3 Sistema de apuntalamiento.................................................. 54 V.4.4 Anclajes postensados................................................ 55
Capítulo VI Descripción de los muros colados de la Estación Coche................................................................................................................. 59
VI.1 Muros Centrales y Muros Perimetrales .................................. 59 VI.1.1 Muros Colados Centrales ......................................... 59 VI.1.2 Muros Colados Perimetrales .................................... 60 VI.1.3 Sistema para apoyo de las losas en los muros colados ............................................................................... 60
VI.2 Cesta en los paneles ubicados en el eje A ............................ 62 VI.3 Justificación de las dimensiones de los muros colados de la Estación Coche ............................................................................. 64
Capítulo VII Chequeo deL SISTEMA DE CONTENSIÓN DEL FOSO NORTE .................................................................................................... 65
VII.I Cálculo del empotramiento necesario para una altura libre de 18,10 m ......................................................................................... 65 VII.2 Chequeo de los tirantes para los muros colados de Foso Norte ............................................................................................. 67 VII.2.1 Cálculo de empujes de tierra para un empotramiento del muro colado de 6,40 m.................................................................. 67 VII.2.2 Cálculo de los anclajes necesarios para contrarrestar el empuje activo de los muros........................................................... 68 VII. 3 Chequeo de la longitud del bulbo de los tirantes ................. 71
Capítulo VIII Análisis de resultados ..................................................... 77 Capítulo IX Conclusiones y recomendaciones ................................... 80
IX.I Conclusiones .......................................................................... 80 IX.2 Recomendaciones ................................................................. 82
Bibliografía ............................................................................................. 84
Inés Tralci Boussaroque
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1: Excavación de muro guía ………………………………….……..11
Figura 2: Armado de muros Guías................................................................... 11
Figura 3:Detalle del armado de un muro guía .............................................. 11
Figura 4:Almeja para la excavación de muros colados .............................. 13
Figura 5:Excavación de muros colados......................................................... 14
Figura 6:Colocación de la armadura de un muro colado............................ 14
Figura 7:Tuberías para el vaciado……………………………………...……15
Figura 8:Vaciado de un muro colado ............................................................. 15
Figura 9:Lodo bentonítico y bomba sumergible ........................................... 15
Figura 10: Elementos de una pantalla atirantada ........................................ 17
Figura 11:Pantalla atirantada…………………………...........................….17
Figura 12:Muro colado atirantado................................................................... 17
Figura 13 Geodrenes para pantallas atirantadas......................................... 18
Figura 14 Partes de un anclaje ....................................................................... 20
Figura 15 Preparación e la lechada ............................................................... 31
Figura 16:Partes de la cabeza de un anclaje ............................................... 32
Figura 17 Marcado de las guavas antes del tensado.................................. 33
Figura 18 Colocación del gato hidráulico para ejecución de tensado ...... 33
Figura 19 Medición de la posición final de las guavas................................ 33
Figura 20 Deformación final de las guavas después del tensado............. 34
Figura 21 Ángulo de la cuña potencial de falla ........................................... 41
Figura 22 Área estación Coche ..................................................................... 43
Figura 23 Vista de las estructuras cercanas al área de construcción de la
Estación Coche................................................................................................... 44
Figura 24 Salida de La Topa (TBM) ............................................................... 49
Figura 25 Extracción de la cabeza de corte de la Topa.............................. 49
Figura 26 Vista 3D Foso Norte........................................................................ 54
Figura 27 Niveles de apuntalamiento foso norte.......................................... 55
Figura 28 Armadura Muro Definitivo Cara Oeste Foso Norte.................... 58
Inés Tralci Boussaroque
Figura 29: Muro de concreto armado definitivo............................................ 58
Figura 30 Cajas para reservación en muros colados................................. 61
Figura 31 Vista de la ubicación de la cajas................................................... 62
Figura 32 Vista de la construcción de las losas por el método invertido . 62
Figura 33 Cesta para sostenimiento de muro guía y protección de tubería
de 72” ................................................................................................................... 63
Figura 34 Sistema de anclaje propuesto para los muros colados del Foso
Norte ..................................................................................................................... 76
Inés Tralci Boussaroque
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1 Rangos de las propiedades del lodo bentonítico............................ 12
Tabla 2 Casos de carga para selección de factor de seguridad en tirantes
............................................................................................................................... 29
Tabla 3 Valores de factores de seguridad para anclajes............................. 29
Tabla 4 Dimensiones de los muros colados del foso de extracción .......... 52
Tabla 5 Longitud de los anclajes del Foso Norte .......................................... 57
Tabla 6 sistema de anclaje propuesto para muros colados del Foso Norte
............................................................................................................................... 76
Tabla 7 Cuadro comparativo entre el método invertido y el método
tradicional ............................................................................................................ 78
Inés Tralci Boussaroque
ANEXOS
Anexo 1: Ubicación de las Perforaciones a lo largo de la Estación Coche Anexo 2: Ensayo SPT y Ensayo de corte directo de las perforaciones PP5, P44, PP6, PP7, PP8. Anexo 3: Planta y sección transversal de la Estación Coche Anexo 4: Procedimiento para la ejecución del Método Invertido Anexo 5: Ubicación del Foso Norte Anexo 6: Muros Colados del Foso Norte Anexo 7: Viga Cabezal a lo largo del Perímetro del Foso Norte Anexo 8: Sistema de apuntalamiento Foso Norte Anexo 9: Sistema de anclaje de Muros Colados del Foso Norte Anexo 10: Plano de planta y elevaciones muros colados perimetrales y centrales de la Estación Coche Anexo 11: Cesta en muros colados para protección de la tubería de 36” Anexo 12: Representación gráfica de la distancia entre el Foso y el edificio
Inés Tralci Boussaroque
RESUMEN
“SISTEMA DE CONTENCIÓN PARA LA EJECUCIÓN DEL MÉTODO
INVERTIDO EN LA ESTACIÓN DE COCHE DE LA LÍNEA 3 DEL METRO DE
CARACAS”
Caracas, septiembre 2006
Autora: Inés Tralci Boussaroque
Tutor académico: Ing. Abraham Benarroch
Tutor industrial: Ing. Mauro Braca
El presente Trabajo Especial de Grado tiene como objetivo analizar
el sistema de contención para la ejecución del método invertido de la
Estación de Coche del Metro de Caracas.
Para realizar dicho análisis se recopiló la información necesaria para
luego hacer un chequeo que permitiera analizar el por qué de las
dimensiones y las características del sistema de contención seleccionado
para la construcción de la Estación.
Una vez realizado el chequeo se realizó una comparación entre los
resultados del estudio realizado con lo que es el proyecto que se está
ejecutando, con la finalidad de poder conocer y entender mejor los
beneficios de ejecutar una Estación con el método invertido y las
Inés Tralci Boussaroque
diferencias en lo que respecta al cálculo y a la ejecución de los muros
colados como sistema de contención para el método invertido.
Inés Tralci Boussaroque
INTRODUCCIÒN
1
Introducción
El Metro de Caracas constituye uno de los principales medios de
transporte masivo para los venezolanos y debido al gran crecimiento de
la población se hizo necesaria la ampliación de las líneas 3 y 4 ya
existentes, lo cual permitiría un aumento considerable de pasajeros
brindándole a los mismos mayor rapidez para llegar a su destino de
manera segura y con gran comodidad y a su vez descongestionar otras
vías de comunicación y arterias viales de la capital.
Para poder llevar a cabo la ampliación de estas líneas, se han ido
construyendo estaciones y para cada una de estas estaciones se ha
hecho necesario un estudio independiente ya que cada una de ellas iba a
ser llevada a cabo bajo diferentes condiciones de ubicación, geología del
terreno y condiciones de los alrededores, así que estos estudios van a
determinar el método constructivo a realizar evaluando el tipo de sistema
de contención, excavación y ejecución de la estructura.
La estación que es objeto de este estudio es la Estación de Coche, la cual
pertenece al tramo El Valle- La Rinconada de la Línea 3 del Metro de
Caracas.
La construcción de esta estación ha sido adjudicada a la Constructora
Norberto Odebrecht quien tiene como responsabilidad el cálculo, diseño y
Inés Tralci Boussaroque
INTRODUCCIÒN
2
ejecución tanto de la estación como del trayecto (túnel) y quien a su vez
subcontrata a la Constructora Geobraing para la ejecución de la estación
bajo su gerencia.
El método seleccionado para la ejecución de la estructura fue el
denominado método invertido, y el siguiente trabajo especial de grado
tiene la finalidad de dar a conocer los factores que se tomaron en cuenta
para la selección del método constructivo, describir las características del
sistema de contención para la ejecución de la Estación de Coche y
realizar un chequeo de las dimensiones de los muros colados y otros
sistemas de contención que se han ejecutado en dicha Estación. También
se mostrarán las principales diferencias entre el método tradicional o de
trinchera abierta y el método invertido o de trinchera cubierta.
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO I. CONSTRUCTORA GEOBRAING
3
Capítulo I Constructora Geobraing
I.1 Presentación de la Empresa
Constructora Geobraing fue constituida en el año de 1990, teniendo como
objetivo principal la Gerencia de Construcción, Planificación y Desarrollo
de Obras Civiles y Arquitectura Conceptual.
Su crecimiento sostenido es consecuencia de la concepción de lo que
debe ser la Construcción de obras civiles cumpliendo a cabalidad cada
uno de los objetivos propuestos ofreciendo a sus clientes verdaderas
soluciones integrales con calidad, garantía de seguridad, durabilidad,
economía y comprobada eficiencia.
I.2 Objetivos de la empresa
Satisfacer plenamente las exigencias y necesidades de nuestros clientes
ofreciendo servicios y soluciones que incrementen el valor de sus
proyectos de inversión haciéndolos mas respetables.
Contamos con la capacidad gerencial, profesional, operacional,
administrativa y financiera para desarrollar proyectos de gran envergadura
a nivel nacional internacional, garantizando los más altos estándares de
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO I. CONSTRUCTORA GEOBRAING
4
aseguramiento y control de calidad, seguridad industrial y ambiental y
cabal cumplimiento con las normativas legales.
I.3 Alcances
Geobraing cuenta con la infraestructura física (oficina,
campamentos, parque de maquinarias y equipos) así como personal
calificado plenamente para realizar las siguientes actividades:
• Ingeniería y arquitectura conceptual (diseño y calculo)
• Movimiento de Tierra
• Gerencias y construcción de obras civiles
• Control y aseguramiento de calidad
• Diseño e ingeniería de proyectos civiles y geotécnicos
• Inspección de Obras
Su principal objetivo es ser una empresa líder en el área de la Ingeniería
Civil para satisfacer con calidad y en forma oportuna las necesidades de
sus clientes y que sus obras sean un icono para el futuro.
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO I. CONSTRUCTORA GEOBRAING
5
I.4 Misión y Visión de la Empresa
• Visión
Alcanzar una posición líder en el mercado local, que sea reconocida por la
buena calidad de nuestros servicios, la seguridad y responsabilidad de la
empresa, por su calidad en el control y ejecución de sus obras.
• Misión
Proyectar y ejecutar obras que cumplan con todas las expectativas del
cliente y ser una empresa competente en lo que se refiere a la seguridad,
calidad y tiempo de ejecución.
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO II. TEMA DE INVESTIGACION
6
Capítulo II Tema de investigación
II.1 Definición del problema
Tanto el proyecto como la ejecución del sistema de contención para una
estación de metro contemplan gran cantidad de factores a analizarse, es
por ello que se debe estudiar detenidamente todas las variables
existentes antes de llevarse a cabo el proyecto y además una vez
realizado el mismo se debe adaptar el método constructivo a las
condiciones de trabajo en las que se va a desarrollar la obra.
Los sistemas de contención existentes son muy diversos y su selección
va a depender en primer lugar de las características geotécnicas del suelo
y del tipo de estructura a realizarse, pero además existen otros factores
no menos importantes entre los que podemos mencionar: las condiciones
existentes en el terreno en cuanto a edificaciones adyacentes, servicios
públicos (redes de aguas blancas y aguas negras, bancadas y sótanos de
electricidad, teléfono, tuberías de gas), menor tiempo de ejecución y
mejor adaptación al espacio disponible.
En el caso de la estación Coche perteneciente a la línea 3 del metro de
Caracas, el sistema constructivo seleccionado fue el denominado “Método
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO II. TEMA DE INVESTIGACION
7
invertido”, el mismo consiste en ejecutar la estructura de la estación
partiendo de la losa de techo para finalizar con la losa de fondo.
El siguiente trabajo tiene como finalidad hacer un análisis sobre el sistema
de contención para la ejecución de la estación mediante el método
invertido así como un chequeo del diseño realizado y las particularidades
de estos muros; también se trataran otros puntos relacionados con el
sistema de contención, como lo son el proceso constructivo de los
mismos, las actividades requeridas antes de ejecutar los muros, los
problemas que se presentaron durante su ejecución y las soluciones
aplicadas.
II.2 Objetivo general:
Evaluación de la factibilidad técnica del método de contención para
ejecutar el método invertido mediante el análisis, chequeo y cálculo para
su implementación en obra.
II.3 Objetivos específicos
• Revisar las variables que influyen en el diseño de los muros
colados.
• Justificar el método de contención seleccionado.
• Realizar los cálculos pertinentes y necesarios para dicho sistema.
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO II. TEMA DE INVESTIGACION
8
• Explicar las diferencias en cuanto al cálculo y el diseño entre los
muros colados tradicionales y los que se van a ejecutar en la
estación Coche.
• Explicar el método utilizado para la ejecución de los muros colados.
• Dar a conocer los inconvenientes que se han presentado en su
ejecución y como han sido solventados.
II.4 Alcance del proyecto
El presente Proyecto Especial de Grado consistirá en el análisis del
sistema de contención, específicamente de los muros colados de la
Estación de Coche de la Línea 3 del Metro de Caracas, tramo El Valle-La
Rinconada. Este proyecto contemplará el análisis del estudio geotécnico,
teorías de diseño de los muros colados, cálculos, ejecución y
modificaciones de proyecto así como también la justificación de la
selección del método de contención para la ejecución de una estación del
Metro de Caracas.
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO III. MARCO TEORICO
9
Capítulo III Marco Teórico
III.1 Definición de un sistema de contención
Cuando un terreno no se sostiene por si solo con la pendiente que
físicamente se le puede dar, es preciso construir una estructura que
aplique sobre el terreno las fuerzas resistenten necesarias para mantener
el equilibrio, a estas estructuras se les denomina sistema de contención.
Como consecuencia, el terreno aplicará sobre la estructura unos empujes
iguales o menores y contrarios a estas fuerzas.
Entre estas estructuras de contención están las pantallas de pilotes, los
micropilotes, el concreto proyectado, las pantallas atirantadas, los muros
colados, tierra armada, muros de gaviones, muros prefabricados, muros
con geotectiles, entre otras.
La selección del tipo de estructura de contención será realizada en base
a las propiedades mecánicas del suelo y consideraciones de carácter
físico y económico.
III.2 Muros colados como sistema de contención
Los muros colados son pantallas de concreto (armadas o no) ejecutados
sin ningún tipo de encofrado, es decir, en contacto con la superficie del
terreno en todas sus caras. El espesor de estos muros generalmente está
comprendido entre 0,50 m y 1,50 m, su largo varía entre 2 m y 7 m, y su
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO III. MARCO TEORICO
10
profundidad puede ser limitada solo por medios técnicos y de proceso
constructivo, pues han llegado a conocerse muros colados que llegan a
profundidades del orden de 40 m, tomando en cuenta que esta dimensión
debe ser mayor que la profundidad a la cual estará la estructura
delimitada por ellos con la finalidad de lograr un adecuado
empotramiento.
Dichos muros son excavados y vaciados al seco o en lodo bentonítico y
pueden construirse sobre cualquier poligonal deseada y desde el nivel
que más convenga. Para lograr un mayor sostenimiento del terreno y
brindarle un mayor soporte a los muros durante el proceso de excavación
de la trinchera o estación pueden ser apuntalados con perfiles de acero,
entibados o anclados con tirantes.
La gran ventaja de los muros colados es que ofrecen la posibilidad de
realización de las excavaciones por debajo del nivel freático, ya que sus
características estructurales proporcionan una alta estanquidad lo que
reduce significativamente la infiltración de agua subterránea durante el
proceso de excavación y por otra parte en caso de ser necesario pueden
ser incorporados en la estructura definitiva como muros autoportantes o
estructurales, en los cuales se requiere más exigencia en su diseño,
mayores dimensiones en cuanto a su largo, su espesor y una mayor
cantidad de acero de refuerzo.
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO III. MARCO TEORICO
11
III.3 Proceso de ejecución de un muro colado
La ejecución de un muro colado necesita en primer lugar la construcción
de las trincheras guías que son unas zanjas de poca profundidad, máximo
1,50 m cuyas paredes son sostenidas por dos (2) muros de concreto
armado apuntalados debidamente. También se les llama muros guía, ya
que sirven para asegurar la posición correcta de la almeja en el proceso
de excavación.
Figura 1: Excavación de muro guía Figura 2: Armado de muros Guías
0,275
1,225
1,75
0,25 0,251,25
8 Ø 1/2"
3/8"
Figura 3:Detalle del armado de un muro guía
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO III. MARCO TEORICO
12
Si la excavación se va a ser en lodo bentonítico este debe ser preparado
previamente mezclando en una máquina especializada para ello arcilla
montmorillonita y agua, lo cual produce una solución viscosa que evita el
derrumbe de las paredes de la excavación, dándole estabilidad a las
mismas mientras se ejecuta el muro colado.
Entre las propiedades del lodo bentonítico están: La viscosidad la cual se
verifica con el cono de Marsh y se cronometra el tiempo de escurrimiento
de 1000 cm3, sus parámetros normales son de 30 a 45 s, el contenido de
arena se mide con un elutriómetro, instrumento en el cual se vierte un
volumen específico de lodo bentonítico, se deja decantar por unos
segundos y se verifica en la escala graduada que tiene en sus paredes de
vidrio el porcentaje de arena presente en la solución, el cual por norma
debe ser menor al 2% para poder ser vaciado el concreto en el muro, la
densidad se mide con una balanza tipo Baroid la cual debe estar entre
1,034 g/cm3 y 1,210 g/cm3, y el ph es una propiedad que mide la
alcalinidad o acidez del lodo bentonítico, es chequeado mediante una
cinta de colores para medir ph y debe estar entre 8,50 y 10,50.
Propiedad Mínimo Máximo
Concentración bentonítica 4.5% 15.0%
Densidad (gr/cm3) 1.034 1.210
Viscosidad Plástica (seg) 30 45
ph 8.5 10.5
Contenido de arena 0 2%
Tabla 1 Rangos de las propiedades del lodo bentonítico
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO III. MARCO TEORICO
13
Se fabrican las armaduras de refuerzo o jaulas de acero del muro colado
según las especificaciones dadas por el ingeniero calculista, y se debe
tomar en cuenta que la separación entre los estribos sea adecuada para
facilitar el paso de la tubería de vaciado. También se debe tener presente
que si la armadura tiene una longitud mayor a 12 m se fabrican tantas
partes como sean necesarias hasta cubrir el largo total de la misma, esto
se debe a que en el mercado solo se cuentan con cabillas que miden
máximo 12 m de longitud, al momento de introducir las jaulas en la
excavación se solapan con soldadura cada una de las partes.
La excavación del muro se hace con una almeja al seco o en lodo
bentonítico dependiendo del tipo de suelo presente, de ser un suelo suelto
y sin cohesión se requiere el uso de la bentonita. Se debe tener un gran
cuidado cuando se ejecuta la excavación cerca de edificaciones vecinas,
sobre todo en puntos importantes de transmisión de carga como pilotes y
zapatas para evitar futuros asentamientos en dichas estructuras.
Figura 4:Almeja para la excavación de muros colados
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO III. MARCO TEORICO
14
Figura 5:Excavación de muros colados
Una vez terminada la excavación se introduce la jaula de acero con una
grúa previendo respetar el recubrimiento estimado en el cálculo mediante
unos separadores de concreto y además se coloca la tubería de vaciado.
Figura 6:Colocación de la armadura de un muro colado
Se vacía el concreto por medio de la tubería el cual debe ser premezclado
para garantizar el asentamiento y la resistencia de diseño, parámetros
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO III. MARCO TEORICO
15
cuyos valores estándar son 8” para el asentamiento y mayor a 300 Kg/cm2
para la resistencia a la compresión. Se debe colocar un número de
tuberías suficiente para obtiener de esta manera un vaciado uniforme a lo
largo de todo el muro y además desarenar correctamente la bentonita
para eliminar porcentajes altos de arena que contaminen el concreto. El
concreto llega al fondo de la excavación y a medida que su volumen
aumenta va desplazando a la bentonita la cual es evacuada con bombas
sumergidas mandadas a un tanque para su reciclaje.
Figura 7:Tuberías para el vaciado Figura 8:Vaciado de un muro colado
Figura 9:Lodo bentonítico y bomba sumergible
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO III. MARCO TEORICO
16
Es muy importante que a medida que va aumentando el nivel de concreto
en el panel se debe ir retirando la tubería para evitar que se pegue con el
endurecimiento del concreto. Para un correcto control de vaciado es
indispensable que el nivel de vaciado sea controlado desde arriba por
medio de sondas, de esta forma se puede comparar el volumen teórico de
concreto con el práctico para determinar oportunamente si se han
producido derrumbes en la excavación. Una vez que se ha llegado hasta
la cota máxima de vaciado del panel se culmina su ejecución.
III.4 Pantallas o muros atirantados.
Las pantallas atirantadas son obras que se realizan para la estabilización
de masas de suelo y las mismas están constituidas por un emparrillado de
acero, que actúa como repartidor de esfuerzo de tracción que provienen
de los anclajes.
Este tipo de estructuras de contención tienen diversos usos ya que
aunque su principal aplicación es la estabilizar taludes, también puede
resultar un método efectivo para excavaciones a grandes y pequeñas
profundidades tal como es el caso que es objeto de este estudio.
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO III. MARCO TEORICO
17
III.5 Elementos de una pantalla atirantada
Anclajes
Losa de concreto
DrenesDrenes
Figura 10: Elementos de una pantalla atirantada
III.5.1 Losa de concreto:
Tiene las múltiples funciones de repartir la fuerza de los anclajes en la
superficie del talud, contener los volúmenes más superficiales del terreno
y proteger la superficie del talud contra la erosión y la meteorización.
Esta losa de concreto puede ser una pantalla o un muro, en caso de ser
una pantalla la misma está conformada por una doble malla metálica y
concreto proyectado y en el caso de que sea un muro la losa está
formada por un armado de acero y un vaciado de concreto (muro colado).
Figura 11:Pantalla atirantada Figura 12:Muro colado atirantado
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO III. MARCO TEORICO
18
III.5.2 Drenes:
Los geodrenes son elementos que sirven para el desagüe de los taludes,
son tubos plásticos de PVC de 2" de diámetro, con orificios para la
captación del agua, recubierto con un geotextil no tejido de fibra sintética,
con longitudes entre 6 y 9 m.
Figura 13 Geodrenes para pantallas atirantadas
III.5.3 Anclajes
Son elementos longitudinales introducidos en el suelo y capaces de
trabajar en tracción movilizando una resistencia en el terreno, trasladando
las solicitaciones hasta una zona más profunda y estables del suelo, con
los que se trata de mejorar las condiciones de equilibrio de una estructura
o talud, asociando al conjunto el peso del terreno que los rodea, siendo
estos, los elementos resistentes principales del sistema.
El objetivo primordial de los anclajes es reforzar y sostener suelos y
masas rocosas parcialmente sueltas, fracturadas o incompetentes que de
alguna manera estén sujetas o propensas a fallas.
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO III. MARCO TEORICO
19
III.6 Partes de un anclaje:
III.6.1 Cabeza
Parte del anclaje que transmite el esfuerzo de tracción de la armadura a la
placa de reparto o a la estructura.
III.6.2 Armadura
Parte longitudinal, en general barra o guaya, del anclaje que, trabajando a
tracción, está destinada a transmitir la carga desde la cabeza hasta el
terreno.
III.6.3 Longitud libre
Longitud de la armadura comprendida entre la cabeza del anclaje y el
extremo superior de la longitud fija o bulbo.
III.6.4 Bulbo o longitud efectiva
Zona del anclaje destinada a transmitir la carga del anclaje al terreno, en
general mediante una lechada.
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO III. MARCO TEORICO
20
Figura 14 Partes de un anclaje
Tipos de bulbos:
• Bulbos simples
Consisten en una porción del tensor, rodeado de lechada de inyección, la
cual asegura la transmisión de fuerzas entre este y el terreno que lo
rodea.
• Bulbos de tipo duplex
El elemento que transmite la fuerza del terreno consiste en un tubo de
acero, sometido a compresión en condición de trabajo. Este diseño es
particularmente ventajoso en terrenos corrosivos, puesto que permite
aislar y proteger de la corrosión al tensor en toda su longitud y utilizar el
tubo de acero de resistencia intermedia, de gran espesor de pared y poco
susceptible a la corrosión
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CAPITULO III. MARCO TEORICO
21
III.6.5 Zona libre o tensor
Es la zona en la cual 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, lo que permite
deformarse con plena libertad al ponerse en tensión.
Tipos de tensores:
• Barras de acero tipo Dywidag, en tres diámetros comerciales: 26
mm, 32 mm y 36 mm.
• Torones o guayas de 7 alambres, en dos diámetros comerciales:
0,5 pulgadas y 0,6 pulgadas.
En el caso de anclajes formados por múltiples torones, se requieren
separadores para garantizar un espacio mínimo de 5mm entre torones. Al
mismo tiempo se deben instalar piezas que mantengan al conjunto de
torones perfectamente centrados en la perforación, con la separación
adecuada del terreno.
III.6.6 Cabezal
Transmite el esfuerzo a la estructura o pantalla, su elemento principal es
la pieza que permite el bloqueo de los tensores, garantizando la adecuada
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CAPITULO III. MARCO TEORICO
22
transferencia de carga a la estructura a ser anclada. Su diseño debe
permitir la aplicación de una fuerza máxima igual al 90% de la capacidad
cedente de los tensores, así como su incremento libre durante la fase de
tensado y de pruebas. Igualmente debe permitir absorber errores de
axialidad de + ó – 5%, sin causar esfuerzos parásitos importantes en el
tensor. Este aspecto es de particular importancia en el caso de tensores
formados por barras de acero.
La plancha de acero debe tener un espesor y resistencia suficiente para
transferir y distribuir la carga del elemento de bloqueo sobre el muro o la
pantalla de shotcreet, a través de la cuña de nivelación, la cual se puede
partir bajo la solicitación.
Otro aspecto importante en el diseño de un buen cabezal, es la protección
a la corrosión del conjunto, no solamente a los efectos de la intemperie,
sino a posibles entradas de agua por detrás de la pantalla.
III.7 Tipos de anclajes:
III.7.1 Según su aplicación en función del tiempo de servicio:
• Anclajes Provisionales
Tienen carácter de medio auxiliar y proporcionan las condiciones de
estabilidad a la estructura durante el tiempo necesario para disponer otros
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CAPITULO III. MARCO TEORICO
23
elementos resistentes que los sustituyan. La vida útil no debe ser mayor
de 18 meses.
• 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 de servicio superior a los 18 meses.
En este tipo de anclajes es importante disponer de un sistema
anticorrosivo que garantice la protección del acero por varias décadas. El
anticorrosivo debe ser resistente a los agentes químicos y elementos
bacteriológicos, además de los ácidos orgánicos.
Adicionalmente la armadura metálica debe ser capaz de transmitir de
forma duradera y continua los esfuerzos del anclaje sin sufrir deterioro
alguno.
III.7.2 Según su forma de trabajar
• Anclaje pasivo
Es aquel que entra en tracción por si solo, al aparecer la fuerza exterior
(expansión o dilatación que se produce en las discontinuidades de la roca
cuando comienza a producirse un deslizamiento a lo largo de las mismas)
y oponerse la cabeza al movimiento del terreno o de la estructura. Este
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO III. MARCO TEORICO
24
tipo de anclaje debe ser bastante rígido si se quiere limitar la magnitud del
movimiento, llegando en casos extremos, a ejecutar verdaderos pilotes a
tracción. Su orientación debe establecerse en función del movimiento
relativo que pueda esperarse entre la cabeza y la zona de anclaje para
evitar la aparición de esfuerzos anormales.
El movimiento de masa produce un incremento de volumen (dilatancia)
que está relacionado con la presencia de rugosidades en la misma. Es
decir, la efectividad del anclaje pasivo está relacionada directamente con
la magnitud de la dilatancia, la cual depende del tamaño y la dureza de
las discontinuidades. Por consiguiente en taludes en suelos o roca blanda
con juntas relativamente lisas los anclajes pasivos son menos efectivos.
• Anclaje Activo
Es aquel que, una vez instalado pretensa la armadura hasta llegar a su
carga admisible, comprimiendo el terreno comprendido entre la zona de
anclaje y la estructura o placa de apoyo de la cabeza. Cuando actúa la
carga exterior, se produce la descompresión del terreno pero apenas se
mueve la cabeza del anclaje en tanto no se rebase el esfuerzo de
pretensado, por lo que no varía sensiblemente la tensión del tirante.
En otras palabras, los anclajes activos ejercen una acción estabilizadora
desde el mismo instante de su puesta en tensión incrementando la
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CAPITULO III. MARCO TEORICO
25
resistencia al corte del suelo como consecuencia de las presiones
normales adicionales al esqueleto mineral.
• Anclaje mixto
Es aquel intermedio entre los dos tipos descritos anteriormente, la
manguera se pretensa con una carga menor a la admisible, quedando
una parte de su capacidad resistente en reserva para hacer frente a
posibles movimientos aleatorios del terreno.
Los tres tipos de anclajes tienen ventajas sobre los distintos suelos en los
cuales estos serán utilizados.
Los anclajes pasivos tienen utilidad en los suelos rocosos, dado que en el
momento en que son solicitados a actuar tienen una fija adherencia a un
suelo sumamente duro, donde es prácticamente imposible, que pueda
existir algún tipo de deslizamiento en la periferia del bulbo.
Los anclajes activos son muy útiles en suelos blandos, donde la
deformación de los suelos es más alta, y el sistema de pretensado logra
utilizar a su favor la deformación de la masa del suelo. No obstante en
suelos rocosos, ese anclaje activo no sería capaz de comprimir las
mismas, así como en los suelos blandos un anclaje pasivo a la hora de
ser solicitado, muy probablemente deslizarían sin ejercer las fuerzas
deseadas.
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO III. MARCO TEORICO
26
III.7.3 Según la técnica constructiva del bulbo
• Tipo I
Perforado con un diámetro uniforme e inyectado a gravedad o a baja
presión con un calafateo del hueco en la superficie del terreno.
Comúnmente usado en rocas y suelos cohesivos duros.
• Tipo II
Perforado con un diámetro uniforme e inyectado a una presión entre 4 y
10 Kg/cm2, comúnmente utilizado en roca blanda fracturada y suelos
aluviales o coluviales, donde la lechada de cemento se infiltra al terreno
alrededor del bulbo, aumentando su densidad y resistencia al corte.
• Tipo III
Perforado con un diámetro uniforme e inyectado a una presión mayor a
los 20 Kg/cm2, usando inyecciones multietapa a través de bulbos
mancheta o mediante la inserción de varios tubos de inyección. Bulbos de
este tipo son comunes en suelos finos no cohesivos o suelos cohesivos
semiduros.
• Tipo IV:
Son anclajes inyectados a gravedad o a baja presión, en los cuales se
realizan múltiples ensanches (campanas) consecutivas en el diámetro del
bulbo. Esta técnica constructiva se utiliza ventajosamente en los suelos
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO III. MARCO TEORICO
27
cohesivos semiduros a duros, y permite mejorar sustancialmente la
adherencia efectiva entre el tensor y el terreno que lo rodea.
III.8. Ventajas y Desventajas de los anclajes
III.8.1 Ventajas
• Los tirantes tienen una gran ventaja ofreciendo un acceso libre al
movimiento de tierra y a la empresa constructora sin entorpecer la
excavación con unos puntales de gran longitud.
• Aparte del criterio de comodidad existe el aspecto económico, a
partir de un cierto ancho de excavación el precio de los puntales
será prohibitivo y la aplicación técnicamente difícil.
• Si las fuerzas de empuje son dimensionadas correctamente, un
sostenimiento con tirantes ofrece gran seguridad ya que cada
elemento está asegurado al tensar.
• Multiplicando el número de capas de tirantes se puede reducir el
espesor del muro de contención.
• Los tirantes tienen una gran variedad de posibilidades de
aplicación siendo compatibles con la mayoría de sistemas de
sostenimiento.
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CAPITULO III. MARCO TEORICO
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III.8.2 Desventajas
• Elevados costos de ejecución
• Pueden perturbar construcciones vecinas, por lo que es
conveniente coordinar con los propietarios de las mismas para
adecuar el sistema de anclajes a las fundaciones y/o servicios
existentes, evitando tanteos, contratiempos en la ejecución de los
trabajos y reclamos de los involucrados.
• No son estéticos y pueden ocasionar impactos ambientales
negativo.
• En Venezuela no se cuenta con normas legales para la ejecución
de las pantallas atirantadas.
• Requieren de personal calificado y con experiencia para su
ejecución.
III.9 Factores de seguridad para anclajes
En cuanto a la capacidad de trabajo del anclaje, se pueden definir dos
factores de seguridad independientes: el referente a la capacidad límite
del bulbo y el referente al esfuerzo máximo permitido en el tensor
El mínimo factor de seguridad se establece en función del caso de carga y
a la condición temporal o permanente del anclaje.
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CAPITULO III. MARCO TEORICO
29
Se diferencias tres casos de carga:
Caso de Carga Descripción de la condición
1 Cargas permanentes y temporales que se presentan con frecuencia, tales como transito y viento
2
Cargas temporales que suelen presentarse durante la vida útil de la obra, más todas las cargas del caso I, condiciones temporales durante la apertura y/o relleno de la excavación
3
Cargas temporales extraordinarias que pueden presentarse en forma accidental, además de las previstas en 1 y 2, este caso es aplicable además a condiciones temporales de cortes en roca, si se asegura un seguimiento permanente de las solicitaciones
Tabla 2 Casos de carga para selección de factor de seguridad en tirantes
En función del caso de carga arriba indicado, se recomiendan los
siguientes factores de seguridad mínimos:
Factor de seguridad del bulbo
Factor de seguridad del tensor Caso de
carga Empuje activo
Empuje de reposo
Empuje activo
Empuje de reposo
1 1.5 a 2.0 1.33 1.75 1.33 2 1.33 1.25 1.50 1.25 3 1.25 1.20 1.33 1.20
Tabla 3 Valores de factores de seguridad para anclajes
III.10 Proceso de ejecución de un anclaje
III.10.1 Perforación
Se puede emplear cualquier método de perforación que garantice un
hueco con paredes estables.
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CAPITULO III. MARCO TEORICO
30
Los diámetros de perforación son de tres y media pulgadas (3,5") y cuatro
y media pulgadas (4,5") dependiendo de la capacidad de los anclajes y
del diámetro del geodrén.
La tolerancia en la ubicación y alineación de la perforación deben ser
definidas por el proyecto.
Una vez terminada la perforación del hueco, se deberá remover todo el
suelo derrumbado, verificar su estabilidad interna y proceder a la
instalación del anclaje e inyección el mismo día.
III.10.2 El cuerpo del anclaje
En condiciones ideales el anclaje prefabricado en planta debería ser
almacenado en obra en un ambiente seco y protegido de la intemperie.
Durante su transporte en obra de debe evitar el arrastre del mismo sobre
el terreno lo cual podría dañar la protección anticorrosiva.
En su tramo empotrado en el bulbo, el anclaje debe estar provisto de
piezas centradoras que aseguren una separación adecuada (de 10 mm a
20 mm ), entre el tensor y la perforación. En anclajes formados por
múltiples torones se colocarán además, separadores que mantengan una
distancia mínima de 5mm entre estos. Como mínimo se deberán colocar
tres centradores, o 1 por cada 1.5 metros de longitud de bulbo. Los
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CAPITULO III. MARCO TEORICO
31
centradores deberán ser suficientemente flexibles para adaptarse a las
variaciones a lo largo de la perforación.
III.10.3 Inyección
La inyección cumple varias funciones, permite la transferencia de carga
entre el bulbo y el terreno, contribuye a la protección anticorrosivo del
tensor, mejora las condiciones y evita el deterioro progresivo del terreno
en contacto inmediato con el anclaje.
La relación agua/cemento de la lechada debe ser verificada por control de
pesos. Una vez mezclados los componentes, la lechada debe ser
almacenada bajo agitación constante y utilizada antes de su fraguado
inicial. Se recomienda usar bombas de inyección del tipo de
desplazamiento positivo (pistón) con una capacidad mínima de 10 Kg/cm2.
Inyecciones a alta presión requieren de bombas especiales. La presión de
inyección debe ser controlada mediante un manómetro en la manguera,
preferiblemente en la proximidad del cabezal del anclaje.
Figura 15 Preparación e la lechada
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CAPITULO III. MARCO TEORICO
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III.10.4 Cabezal del anclaje
Cuidado especial amerita la colocación centrada de las partes mecánicas
del cabezal. La excentricidad de la pieza de bloqueo con respecto a la
placa de apoyo no debe exceder de 10 mm, y la diferencia angular entre
estos y el tensor debe ser igual o menor a 5º.
III.10.5 Tensado del anclaje
Figura 16:Partes de la cabeza de un anclaje
Luego de la proyección del concreto, al anclaje se le coloca la plancha,
las cuñas y los porta cuñas antes de realizar el tensado.
Esta operación debe ser realizada en el marco de los operativos de
control de calidad y bajo criterios de aceptación y rechazo aplicables a la
obra.
Pasos para el tensado de un tirante
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CAPITULO III. MARCO TEORICO
33
• Marcar con una tiza la posición de las guayas antes de realizar el
tensado, esto permitirá luego medir la elongación del tirante.
Figura 17 Marcado de las guavas antes del tensado
• Colocación del gato hidráulico para tensar las guayas del anclaje
Figura 18 Colocación del gato hidráulico para ejecución de tensado
• Medición de la elongación de las guayas
Figura 19 Medición de la posición final de las guavas
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CAPITULO III. MARCO TEORICO
34
• Acuñado de las guayas
Figura 20 Deformación final de las guavas después del tensado
III.11 Teoría de pantallas atirantadas
III.11.1 Capacidad del anclaje
La estimación de las fuerzas de los anclajes pueden ser determinadas por
los métodos de empujes de tierras de Rankine, presentados a
continuación (ver sección III.4)
III.11.2. Cálculo del número y separación entre anclajes
La distribución uniforme de los anclajes sobre el muro dependerá de la
capacidad resistente que se haya elegido para cada anclaje y el área
contribuyente por anclaje.
El siguiente método es utilizado para calcular dichas longitudes:
diseñodePresión anclaje cada de Capacidad anclajepor ntecontribuye Área =
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CAPITULO III. MARCO TEORICO
35
vertical)(sup.cordón del Altura
anclajepor ntecontribuye Área anclajes entre Horizontal Separación =
anclajes entre horizontal Separación taluddel totalhorizontal Longitud cordón por anclajes de Numero =
III.12.Tipos de fallas para muros anclados
• Falla por tracción del tirante:
La fuerza de pretensado del tirante no será mayor que 0.60 veces el
producto de su área por el esfuerzo de fluencia del material, ni será menor
que la fuerza determinada a partir de un análisis estático que incorpore
las condiciones elásticas del muro, el ángulo de inclinación seleccionado
para los tirantes, la presión lateral y las pérdidas de pretensado.
• Falla del bulbo:
La longitud teórica del bulbo podrá determinarse a partir de los siguientes
modos de falla seleccionándose el que resultare mayor: Adherencia
mortero – tirante, adherencia mortero – suelo o adherencia mortero –
roca.
• Falla por estabilidad del talud:
Si los anclajes son demasiados cortos puede ocurrir que el terreno
confinado entre la zona de bulbos y el muro no puedan absorber las
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CAPITULO III. MARCO TEORICO
36
solicitaciones, produciéndose un estado de equilibrio plástico, en este
caso se conoce como mecanismo de falla interna. Otra condición puede
presentarse cuando una masa de suelo solicitada por lo anclajes desliza
como un bloque monolítico sobre una superficie de falla profunda, a esta
condición se le denomina falla general o rotura externa. La longitud de los
anclajes estará gobernada por las condiciones de falla antes indicadas, y
en consecuencia, la determinación de la misma se realizará a partir de la
verificación de estos estados.
III.13 Empujes a considerar para el cálculo y diseño de
estructuras enterradas y muros de contención según la teoría de
Rankine.
Cuando hablamos de empujes de tierra nos referimos al movimiento
lateral que sufre un muro bajo las presiones que le impone la masa de
suelo.
Un punto que hay que estudiar siempre con cuidado es el tipo de empuje
que se debe tomar, el cual depende del posible movimiento del muro o de
la estructura, que también influye en el punto de aplicación de dichos
empujes. Estos empujes son el activo y el pasivo.
III.13.1 Empuje activo, empuje pasivo y empuje en reposo
“Los esfuerzos en el interior de un suelo están producidos por las
cargas exteriores aplicadas al mismo y por el peso propio del
suelo.”(Coduto 1994, p.113). Los empujes laterales que el suelo ejerce
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CAPITULO III. MARCO TEORICO
37
sobre los muros de contención pueden clasificarse, según la relación de
esfuerzos de los empujes horizontales, entre los verticales, de la manera
siguiente:
• Empuje neutro: voKo
σσ=
• Empuje activo:vaKa
σσ=
• Empuje pasivo: vpKp
σσ=
“Estos empujes están referidos al movimiento lateral que sufre el muro
bajo las presiones que le impone la masa de suelo.” (Fratelli 1993, p.446).
En el caso del empuje activo, la masa de suelo ejercerá presión sobre el
elemento de retención, tendiendo este último a desplazarse. El empuje
pasivo será aquel que el muro ejercerá sobre la masa de suelo, por lo
general desarrollado en pantallas atirantadas. El neutro o de reposo se
genera cuando el elemento de retención es incapaz de desplazarse,
generalmente por estar confinado a una estructura de mayor
envergadura. Los valores de dichas expresiones dependerán de la
densidad del suelo y de la altura de diseño.
Dentro de los elementos de contención, cuya finalidad es estabilizar
los empujes laterales de taludes, se encuentran las pantallas atirantadas,
muros colados, muros anclados, muros de Tierra Armada, muros de
gravedad, muros de concreto armado (Cantiliver), muros prefabricados y
geomuros, entre otros.
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CAPITULO III. MARCO TEORICO
38
El estado activo de Rankine permite encontrar la expresión de empuje
activo a partir de la envolvente Mohr-Coulomb, donde se relacionan los
esfuerzos principales )3,1( σσ con la cohesión (C) y el ángulo de fricción
del suelo )(φ ; ambos parámetros de resistencia del suelo.
φφ
σσ
σσ
sensen
ff
vhKa
+−===
11
13
ααφ
tan1tan1)
245(2tan^
+−=−=Ka
Según Rankine el coeficiente de empuje pasivo (Kp) también puede
calcularse de la siguiente forma:
Kp = tan2 (45º + Ø/2) = 1/Ka
III.14 Cálculo de empujes de tierra
La presión y la fuerza que ejerce una masa de suelo contra un muro de
contención puede calcularse teóricamente de una forma aproximada
siempre y cuando se conozcan las características del suelo.
• Debido a la masa de suelo
En la zona activa de Rankine la presión producida por el peso del suelo a
una profundidad z vale:
σh=γ*H*Ka
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CAPITULO III. MARCO TEORICO
39
Donde:
γ = peso específico del suelo
H = profundidad bajo la superficie del terreno
=Ka coeficiente de presión activa
Las presiones horizontales sobre el muro aumentan linealmente con la
profundidad. Por tanto el empuje horizontal total sobre el muro será:
Pa=1/2 * H2 * γ * Ka
Donde:
=H altura del muro
=Pa empuje horizontal total
γ = peso unitario del suelo
Ka = coeficiente de empuje activo
La posición de la aplicación de la fuerza del empuje estará a H/3 por
encima de la base.
• Debido a la presencia de nivel freático
Por otra parte en caso de que tengamos presencia de nivel freático en la
masa de suelo estudiada se debe tomar en cuenta la presión y el empuje
producido por el mismo:
σh = γw*H1
Donde:
H 1 = Altura del muro con presencia del nivel freático
γw = peso unitario del agua
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO III. MARCO TEORICO
40
El empuje horizontal total producido por el nivel freático actuante sobre el
muro será:
Pa=1/2 * H 12 * γw
Donde:
H 1 = Altura del muro con presencia del nivel freático
γw = peso unitario del agua
La posición de la aplicación de la fuerza del empuje estará a H/3 por
encima de la base.
• Debido a la cohesión del suelo
La cohesión representa un factor favorable a la estabilidad del talud y se
puede expresar mediante la siguiente fórmula:
σh = -2 * C * √Ka
Donde:
C = cohesión del suelo
Ka = coeficiente de empuje activo
La fuerza total resulta:
Pa = -2 * C * H * √Ka
Donde:
C = cohesión del suelo
H = altura total del muro
La posición de la aplicación de la fuerza del empuje estará a H/2 de la
base.
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO III. MARCO TEORICO
41
• Debido a cargas adicionales sobre la masa de suelo
La presencia de cargas adicionales se toma en cuenta cuando existen
estructuras o sobrecargas a una distancia que se encuentra dentro de la
cuña potencial de falla esta distancia se calcula de la siguiente forma:
ß = 45º + Ø/2
Figura 21 Ángulo de la cuña potencial de falla
Si dentro de la distancia (d) señalada en la figura anterior existe alguna
carga permanente o variable, la misma debe tomarse en cuanta a la hora
de calcular los empujes de tierra.
σh = q * Ka
Donde:
q = carga adicional sobre el terreno
Ka = coeficiente de empuje activo
La fuerza total resulta:
Pa = q * H * Ka
Donde:
q = carga adicional sobre el terreno
Ka = coeficiente de empuje activo
H = Altura total del muro
Esta fuerza total estará ubicada a H/2 de la base.
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO III. MARCO TEORICO
42
• Debido al empotramiento de la estructura de contención:
Es importante tener en cuenta que si la estructura sobre la que van a
actuar los empujes activos va a tener una distancia de empotramiento se
va a producir una fuerza denominada empuje pasivo:
Pp = ½ * γ * H2 2 * Kp
Donde:
γ = peso unitario del suelo
H2 = altura de empotramiento
Kp = coeficiente de empuje pasivo
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO IV. DESCRIPCIÓN DE LA OBRA
43
CAPÍTULO IV DESCRIPCIÓN DE LA OBRA
IV.1 Ubicación de la Estación Coche
La Estación de Coche cuenta con un área de terreno de 9.876,27 m2 y
espacio destinado a la construcción, se ubica en la Av. Intercomunal El
Valle, entre el Centro Comercial del Mercado Menor de Coche y las
Residencias Venezuela, paralela a la autopista Valle – Coche; sus dos
accesos están ubicados hacia el oeste de la Av. Intercomunal y tendrá
asociado un cambiavías doble en la trinchera antes de la estación.
Figura 22 Área estación Coche
La cercana ubicación entre las estructuras antes mencionadas y el área
de construcción de la estación conllevan al estudio de los posibles daños
que pudiesen ocasionarse debido a la ejecución del sistema constructivo
seleccionado; para que de esta manera la obra no ocasione daños a las
estructuras existentes y afecte de la menor manera posible a la
comunidad que habita en los alrededores.
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO IV. DESCRIPCIÓN DE LA OBRA
44
Figura 23 Vista de las estructuras cercanas al área de construcción de la Estación Coche
IV.2 Características del subsuelo a lo largo de la línea:
De acuerdo con los resultados de las perforaciones y de los ensayos
correspondientes, se hizo una descripción de las características del suelo
encontrados a lo largo del tramo de estudioi.
Al estudio del tramo de la Estación Coche corresponden las perforaciones
PP5, P44, PP6, PP7, PP8. (ver anexo 1)
Los suelos a lo largo del sector estudiado, de acuerdo a la clasificación
unificada, son materiales CL (suelos cohesivos)de baja plasticidad y
materiales SC (suelos granulares). (Ver anexo 2)
Los materiales de las perforaciones PP5 y PP7 son de correspondencia
cohesiva, mientras que en las zonas de las perforaciones PP6, PP8 y
P44 hay estratos de espesor considerable de materiales granulares; por
i Estudio Geotécnico realizado por C.A. Oficina de suelos, Ing. Luis E. Galavis M.
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO IV. DESCRIPCIÓN DE LA OBRA
45
otra parte, la perforación p44 reportan la existencia de 9 m. de material de
relleno, lo cual no ocurre en las perforaciones cercanas.
Para verificar la presencia de nivel freático se instalaron piezómetros de
tubo abierto en las perforaciones PP-5, PP-6, PP-7, PP-8.
Solamente los piezómetros correspondientes a las perforaciones PP-5 y
PP-7 indicaron la presencia de agua en subsuelo en las profundidades
indicadas a continuación:
Perforación Prof. del N.F. Cota
PP-5 11,60 894,85
PP-7 12,60 899,70
IV.3. Descripción de la obra
La Estación Coche forma parte de la Línea 3, tramo El Valle – La
Rinconada del Metro de Caracas. Se ubica entre las progresivas de la
línea VRZD 8+739,495 y VRZD 8+907,616 comienzo y fin de Estación
respectivamente. Será construido por el método invertido, también
llamado método de trinchera cubierta, el cual se seleccionó ya que se
adaptaba a las condiciones existentes de los alrededores de la obra así
como también al terreno; y consiste en llevar a cabo la estación
comenzando por la losa de techo y terminando con el fondo de la estación
(contrariamente a lo que es método tradicional, llamado método de
trinchera abierta, que comienza desde la losa de fondo para finalizar con
la losa de techo). La forma de la Estación será la de un cajón y estará
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO IV. DESCRIPCIÓN DE LA OBRA
46
formada por la estructura de la Estación en sí más otra estructura
denominada cambiavías.
La Estación presenta una forma alargada con un cuerpo principal (ejes 0
al 17 entre A y B) que cuenta con tres niveles, designados como techo,
mezzanina y anden, y un cuerpo anexo (ejes 3 al 7 entre B y D) que
cuenta con cuatro niveles, designados como techo, mezzanina superior,
mezzanina y anden. (Ver anexo 3).
En el cuerpo principal, el techo consiste en una losa maciza de 1.20mts
de espesor, empotrada sobre los muros colados laterales de 1.20mts de
espesor, la mezzanina consta de una losa maciza de 0.80mts de espesor,
apoyada sobre los muros colados laterales y la losa fondo (anden)
consiste de una losa maciza de 1.50mts de espesor de igual forma
apoyada sobre los muros colados.
Los muros colados, que formaran una parte integral de la estructura
definitiva de la Estación serán construidos con un sistema de juntas
permitiendo el control del flujo de agua dentro de la Estación, aunque en
toda forma será previsto un sistema de drenaje entre los muros colados y
revestimiento de acabado para evacuar cualquier agua que penetre por
filtraciones en las paredes. Dicho sistema se conectará al sistema de
drenaje central de la Estación.
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO IV. DESCRIPCIÓN DE LA OBRA
47
IV.4 Proceso de ejecución del método invertido o de trinchera
cubierta.
La Estación Coche será construida por el método invertido. Inicialmente
se construirán los muros colados alrededor del perímetro de la Estación
para formar finalmente los muros permanentes de dicha Estación y para
sostener el terreno durante la excavación.
A culminar la ejecución de los muros colados la superficie será excavada
hasta el nivel inferior de la losa del techo para facilitar el descabezamiento
de una porción aproximada de 50 cm. de muro, que permita la
preparación de la superficie de acuerdo a lo especificado, para la
subsiguiente colocación de los refuerzos y el vaciado de la losa techo.
Al fraguar el concreto de la losa techo, el terreno debajo de la misma será
excavado por etapas hasta el nivel inferior de la losa mezzanina, para
permitir la preparación de los recesos, el armado y vaciado de la
losa.(Ver anexo 4)
Al fraguar la losa mezzanina la excavación se continuará hasta el nivel
inferior de la losa andén, los recesos serán preparados, los refuerzos
colocados y la losa vaciada. Al finalizar el vaciado de la losa del fondo las
escaleras pueden ser construidas.
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO IV. DESCRIPCIÓN DE LA OBRA
48
Durante la construcción de la Estación, el área del techo de la Estación
será utilizada como área disponible al contratista y también como un
depósito para los materiales de la construcción. En ningún caso las
cargas de los usos mencionados anteriormente deben exceder las cargas
de diseño de las fases constructivas, estimadas en 2.0 Ton/m2 como
presión variable.
Al finalizar la construcción de la Estación, las entradas principales serán
construidas con sus respectivas escaleras fijas y mecánicas. Luego el
relleno aprobado será colocado y compactado sobre el techo y la calle
restaurada.
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO VI. DESCRIPCIÓN DE LOS MUROS COLADOS DE LA ESTACIÓN COCHE
49
CAPÍTULO V FOSO NORTE
V.1 Descripción del Foso Norte
Previamente a la construcción de la Estación se construyó una estructura
provisional denominada foso Norte, la cual permitió la salida de la topa
(TBM) después de haber ejecutado el túnel desde la Estación de la
Rinconada hasta la Estación de coche.
Figura 24 Salida de La Topa (TBM)
Figura 25 Extracción de la cabeza de corte de la Topa
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO VI. DESCRIPCIÓN DE LOS MUROS COLADOS DE LA ESTACIÓN COCHE
50
El tramo de túnel construido fue el ubicado al oeste de la Estación y los
anillos fueron colocados a lo largo de toda la Estación. Normalmente los
anillos son colocados únicamente en los tramos de túnel del recorrido de
la línea, pero en este caso se colocaron anillos en todo el trayecto de la
Estación; esto se debe a que la ampliación de la línea 3 de Metro de
Caracas se pondrá en funcionamiento para finales del mes de octubre,
fecha para la cual la Estación de Coche estará todavía en construcción.
Se pondrá en funcionamiento el recorrido desde el valle hasta la
rinconada y viceversa sin hacer parada en la estación Coche y contando
con una sola vía.
El Foso de extracción de la topa de la Línea 3, está ubicado entre los
ejes 0 y 2 de la estación Coche, sus dimensiones son 17,28 m de largo y
11,5 m de ancho, posee un área interna de 198,72 m2 y una profundidad
media de 18,10 m. (ver anexo 5).
V.2 Aspectos Litológicos
En el perfil litológico de la perforación más cercana al foso se encontraron
los siguientes tipos de suelo. (Ver anexo 1 ).
• Del nivel del suelo 0 metros hasta 3 metros una arcilla limosa muy
arenosa (CL)
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO VI. DESCRIPCIÓN DE LOS MUROS COLADOS DE LA ESTACIÓN COCHE
51
• De 3 metros hasta 10 metros una arena arcillosa con gravilla (SC)
• De 10 metros hasta 13 metros una arcilla limo arenosa (CL)
• De 13 metros hasta 14 metros una arcilla limosa muy plástica
• De 14 metros hasta 15 metros una arcilla arenosa (CL)
• De 15 metros hasta 18 metros una arcilla limosa muy arenosa
• De 18 metros hasta 22 metros una arcilla limosa poco arenosa
V.3 Información Hidrológica
El nivel freático en el foso se puede obtener del promedio de las dos
perforaciones adyacentes
• Nivel Freático (perforación PP5) = 11,60
• Nivel Freático (perforación P44) = 7,60 metros
V.4 Método constructivo del Foso Norte
El método constructivo del Foso Norte contempla la ejecución de diversos
tipos de sistemas de contención, además durante su ejecución se
produjeron cambios en el proyecto que conllevaron a la modificación del
sistema de contención original, es muy importante tener en cuenta que
esta estructura era de carácter provisional y que por ello iba a sufrir
modificaciones a lo largo de su vida útil. A continuación se describe el
proceso constructivo del Foso Norte, las características y el por qué de
cada uno de los sistemas de contención ejecutados.
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO VI. DESCRIPCIÓN DE LOS MUROS COLADOS DE LA ESTACIÓN COCHE
52
V.4.1 Muros colados
Para la ejecución del sistema de contención de este Foso se ejecutaron
muros colados, se seleccionó este sistema debido a la presencia de un
alto nivel freático. Los muros colados ejecutados tienen 0,60 cm de
espesor con profundidades y longitudes variables las cuales se muestran
en la tabla.(Ver anexo 6)
Panel Profundidad Largo Ancho
POC03 23,60 6,14 0,60
POC04 23,60 6,14 0,60
POC01 10,70 4,60 1.00
POC06 10,70 4,60 1.20
POC07 23,60 2,60 1.20
POC10 23,60 2,60 1.20
POC05 23,60 6,32 1.20
POC08 23,60 6,14 0,60
POC09 23,60 6,14 0,60
POC02 23,60 6,52 0,60
Tabla 4 Dimensiones de los muros colados del foso de extracción
Los muros colados cuya longitud es de 23,60 m cuentan con un
empotramiento de 6,40 m, mientras que los de 10,70 m no tienen
empotramiento; La construcción de estos muros cortos se bebe a que no
se podían hacer con una profundidad mayor ya que aproximadamente a
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO VI. DESCRIPCIÓN DE LOS MUROS COLADOS DE LA ESTACIÓN COCHE
53
los 11 m saldría la topa (TBM), la cual no tiene la capacidad de perforar el
acero de los muros colados.
Algunos de los problemas que se presentaron por haber ejecutado estos
muros de 10,70 m sin empotramiento, fueron:
• Necesidad de mejorar las condiciones del suelo mediante
inyecciones de concreto el la zona que estaba más cercana a
estos muros de manera que al aumentar la cohesión del suelo se
disminuyeran los empujes activos sobre estos muros.
• Se ejecutó una viga cabezal a lo largo de todo el perímetro de la
estación la cual tendría la función de evitar posibles hundimientos
de estos muros.(Ver anexo 7)
V.4.2 Concreto proyectado
A lo largo de la parte oeste del foso de encontraba una tubería de
concreto de 1 m de diámetro, perteneciente al sistema de cloacas de los
edificios ubicados en las cercanías del perímetro de la estación, la
reubicación de la misma no fue ejecutada para la fecha preestablecida
razón por la cual no se pudieron ejecutar los paneles en la zona de paso
de la tubería. La solución propuesta fue la de proyectar concreto desde la
parte inferior de la tubería y hasta llegar a la profundidad del foso
utilizando una malla electrosoldada en dos direcciones con cabilla de 3/8”,
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO VI. DESCRIPCIÓN DE LOS MUROS COLADOS DE LA ESTACIÓN COCHE
54
este proyectado se ejecutaría a medida que se avanzara en la
excavación.
Este proyectado también se emplearía para sellar los espacios que
quedaran una vez que saliera la topa.
Figura 26 Vista 3D Foso Norte
V.4.3 Sistema de apuntalamiento
Se colocaron 3 niveles de apuntalamiento metálico a lo largo de los 10,80
m de altura libre de los muros colados, con la función de contrarrestar los
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO VI. DESCRIPCIÓN DE LOS MUROS COLADOS DE LA ESTACIÓN COCHE
55
empujes de tierra que afectaban la estabilidad de los muros a medida que
se avanzaba en la excavación.
Este sistema de apuntalamiento fue colocado en todo el perímetro interior
del foso y reforzado con cuatro diagonales en cada una de las esquinas
de cada nivel. (ver anexo 8)
El sistema de apuntalamiento es provisional y será retirado una vez que la
estructura del foso sea modificada para pasar a formar parte de la
Estación.
Figura 27 Niveles de apuntalamiento foso norte
V.4.4 Anclajes postensados
Una vez que se llegó a cabo el proceso de extracción de la topa, el Foso
Norte debía ser demolido para empezar la construcción de la estructura
de la estación, Los muros colados de las caras norte, sur y este se
demolerían y los únicos que serían anexados a la estructura definitiva de
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO VI. DESCRIPCIÓN DE LOS MUROS COLADOS DE LA ESTACIÓN COCHE
56
la estación serían los de la cara oeste. A medida que se iban demoliendo
los muros colados se debía retirar el sistema de apuntalamiento lo que
crearía una inestabilidad para los muros de la cara oeste; para
contrarrestar esta inestabilidad se anclaron los muros de la cara oeste con
5 niveles de anclajes de 10 anclajes cada nivel antes de comenzar con la
etapa de demolición de las otras caras del Foso.(Ver anexo 9)
El proyecto de anclajes ejecutado en el muro oeste del Foso de extracción
posee las siguientes características:
• Distribución de los anclajes:
Los tirantes estás dispuestos en 5 niveles de 10 anclajes cada nivel, la
distancia entre ellos es variable. Para los paneles de 6,14 m de longitud la
distancia entre tirantes es de aproximadamente 2 m y para los paneles de
2,50 m la distancia entre anclajes es de 1 m. (Ver anexo 9 sección A-A)
• Longitud de los anclajes:
La longitud de los anclajes es variable, será mayor para aquellos tirantes
que se encuentren en la parte superior del muro e irá disminuyendo para
los anclajes de los niveles inferiores. Esto se debe a que como la longitud
del anclaje está determinada por la cuña potencial de falla y esta posee
una distribución triangular en donde la base del triángulo se encuentra en
la cota superior del terreno, los bulbos de los tirantes deberán ubicarse a
mínimo 1 metro por detrás de la cuña potencial de falla.
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO VI. DESCRIPCIÓN DE LOS MUROS COLADOS DE LA ESTACIÓN COCHE
57
Según el proyecto la longitud para cada nivel de anclajes será la
siguiente: Longitud de los anclajes
Ubicación Longitud
Primer nivel 20 m
Segundo nivel 18 m
Tercer nivel 16 m
Cuarto nivel 16 m
Quinto nivel 16 m
Tabla 5 Longitud de los anclajes del Foso Norte
• Tensión de los anclajes
La tensión de los anclajes es ejercida por las Guayas, para este proyecto
todas las Guayas colocadas fueron de 5/8” las cuales resisten una tensión
aproximada de 15 ton/guaya.
La cantidad de Guayas por anclaje viene dada por el empuje de tierra que
estos deben contrarrestar y la distancia horizontal a la que se encuentre
uno de otro; es por ello que vamos a encontrar que el proyecto contempla
anclajes de 4 Guayas para aquellos anclajes que están distanciados a 1
m entre ellos y anclajes de 3 Guayas para los que están distanciados a 2
m. (Ver Anexo 9)
La tensión a la que trabajen los anclajes será la misma a la indicada en el
proyecto, ya que normalmente si el muro anclado va a ser provisional, es
decir que el tiempo que va a trabajar no es mayor a 18 meses, en este
tiempo el anclaje no tiende a perder su tensión.
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO VI. DESCRIPCIÓN DE LOS MUROS COLADOS DE LA ESTACIÓN COCHE
58
Se considera que estos muros atirantados van a trabajar de forma
provisional ya que el proyecto de la estación contempla la construcción de
un muro de concreto armado definitivo, el cual se ubicaría por delante del
muro atirantado para cumplir con los requerimientos estructurales de
soportar la losa de techo y losa de mezzanina, dicho muro se ancla de los
muros colados atirantados y una vez vaciada la losa de techo y de
mezzanina los tirantes ya no cumplirán ninguna función ya que las losas
harán el papel de apuntalamiento definitivo.
Figura 28 Armadura Muro Definitivo Cara Oeste Foso Norte
Figura 29: Muro de concreto armado definitivo
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO VI. DESCRIPCIÓN DE LOS MUROS COLADOS DE LA ESTACIÓN COCHE
59
CAPÍTULO VI DESCRIPCIÓN DE LOS MUROS COLADOS DE LA
ESTACIÓN COCHE
Los muros colados de la estación Coche fueron diseñados para trabajar
de forma definitiva y para cumplir una doble función, la primera es la de
actuar como sistema de contención de empujes de tierra a lo largo de
toda la estación y la segunda es que como parte del método invertido los
mismos deben trabajar como muros estructurales de la Estación.
Por este motivo es muy importante señalar las diferencias que presentan
estos muros con respecto a los muros colados que funcionan sólo como
sistema de contención; además otros factores que se presentaron al
realizar el estudio del terreno conllevaron a que dichos muros sufriesen
modificaciones que se explicaran más adelante.
VI.1 Muros Centrales y Muros Perimetrales
VI.1.1 Muros Colados Centrales
Los muros centrales tienen una profundidad de 27 m aproximadamente,
un espesor de 1 m,(Ver anexo 11), van la función de mantener la estación
dividida en dos mientras se encuentre funcionando un solo túnel, de esta
manera las obras que se estén llevando a cabo en la otra mitad de la
estación no afectarán el funcionamiento del tramo oeste del recorrido el
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO VI. DESCRIPCIÓN DE LOS MUROS COLADOS DE LA ESTACIÓN COCHE
60
Valle- La Rinconada; una vez esté terminado el otro sentido del túnel y la
estructura de la estación, estos muros centrales serán demolidos hasta la
cota de la losa de fondo y en su lugar se construirá el anden central de la
estación.
VI.1.2 Muros Colados Perimetrales
Los muros perimetrales cuentan con un espesor de 1,20 m y 1 m y una
profundidad igual a la de los muros centrales (27 m), estos muros serán
muros portantes de las cargas de las losas de techo y mezzanina y de
fondo.(Ver anexo 10)
La losa de techo estará empotrada en los muros mientras que la de
mezzanina y la de fondo quedarán apoyadas 0,20 cm en los muros
colados.
VI.1.3 Sistema para apoyo de las losas en los muros colados
Los muros colados cuentan con unas cajas de madera que son colocadas
cuando se arma el panel, las cajas se colocan a la largo de todo el panel y
están en el nivel donde se ubicará la losa de mezzanina y la losa de
fondo, quedando la losa de mezzanina y de fondo apoya de dentro de
este receso de 20 cm.
La función de las cajas es que durante el vaciado del panel el concreto no
lleve el volumen ocupado por las cajas.
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO VI. DESCRIPCIÓN DE LOS MUROS COLADOS DE LA ESTACIÓN COCHE
61
Cada una de las losas va a trabajar a su vez como un sistema de
apuntalamiento definitivo para los muros colados.
Los muros colados cuentan con unas cajas de madera que son colocadas
cuando se arma el panel, las cajas se colocan a la largo de todo el panel y
están en el nivel donde se ubicará la losa de mezzanina y la losa de
fondo.
La función de las cajas es que durante el vaciado del panel el concreto no
lleve el volumen ocupado por las cajas. Dentro de las cajas se encuentra
un acero que va a servir para llevar a cabo el trabajo de unión del armado
de la losa con el armado del muro colado y crear de esta manera una
continuidad entre dos elementos diferentes y permite empotrar la losa 20
cm dentro del muro.
Cada de las losas va a trabajar a su vez como un sistema de
apuntalamiento definitivo para los muros colados.
Figura 30 Cajas para reservación en muros colados
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO VI. DESCRIPCIÓN DE LOS MUROS COLADOS DE LA ESTACIÓN COCHE
62
Figura 31 Vista de la ubicación de la cajas
Figura 32 Vista de la construcción de las losas por el método invertido
VI.2 Cesta en los paneles ubicados en el eje A
A lo largo de todo el eje A de la Estación Coche se encuentra una tubería
de 72” de diámetro pertenecientes a la red de aguas blancas del sector, el
nombre que recibe esta tubería es (Lock-joing) y está hecha de concreto
con doble refuerzo de acero, esto constituye un gran problema debido a
su cercanía a la zona de construcción de los muros colados.
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO VI. DESCRIPCIÓN DE LOS MUROS COLADOS DE LA ESTACIÓN COCHE
63
Para la ejecución de estos muros colados se debía contemplar la
posibilidad de que debido a la distancia que separa el muro colado del
muro guía (1 m aproximadamente) y el empuje que ejerce esta tubería
pudiese producirse un derrumbe en esta zona desprotegida y por
consiguiente la fractura en algún punto de la tubería de concreto de 72”.
La solución propuesta fue la de construir en la parte superior del muro
colados una cesta armada en acero y vaciada en concreto la cual tuviese
1,20 m de profundidad. (Ver anexo 11)
La cesta está recubierta por una malla denominada “malla Seng-Seng”
que permite que el concreto ocupe sólo el volumen deseado.
La forma de la cesta se debe a la sección mínima que se necesita para
introducir la tubería del vaciado de concreto, ya que la cesta se vacía
simultáneamente con el muro colado de manera de lograr un vaciado
monolítico.
Figura 33 Cesta para sostenimiento de muro guía y protección de tubería de 72”
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO VI. DESCRIPCIÓN DE LOS MUROS COLADOS DE LA ESTACIÓN COCHE
64
VI.3 Justificación de las dimensiones de los muros colados de la
Estación Coche
Al decidir que los muros colados de la Estación serían a su vez muros
estructurales, estos muros cambiarían sus dimensiones tanto en su
espesor como en su profundidad, de manera de poder soportar las cargas
y transmitir las mismas a un estrato más competente del suelo.
El área donde se está construyendo la Estación de Coche posee un
elevado nivel freático a todo lo largo del recorrido y por este motivo se
debe tomar precaución acerca de los daños que podría sufrir la estructura
durante su construcción y durante todo su vida útil.
De esta manera las dimensiones de los muros colados van a cumplir
diferentes funciones la primera es la referente a contrarrestar los empujes
de tierra, la segunda la de actuar como muros autoportantes y definitivos
de la estructura de la Estación y por último la de ayudar a abatir el nivel
freático.
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO VII CHEQUEO DEL SISTEMA DE CONTENSIÓN DEL FOSO NORTE
65
CAPÍTULO VII CHEQUEO DEL SISTEMA DE CONTENSIÓN DEL
FOSO NORTE
VII.I Cálculo del empotramiento necesario para una altura libre de
18,10 m
Con la finalidad de chequear cual sería el empotramiento del muro colado
tal que no fuesen necesarios los tirantes se utilizó la teoría de empujes de
tierra según Rankine (Ver capítulo III); a continuación se presentan los
Cálculos realizados:
Parámetros de diseño:
• Nivel Freático (NF) = 9,60 m
• Ángulo de fricción interna (Ø) = 34º
• Cohesión (C) = 0
• Peso Unitario (γ) = 2 ton/m2
• Coeficiente de empuje activo (Ka) = 0,28
• Coeficiente de empuje pasivo (Kp) = 1/Ka = 3,57
• Peso del suelo:
Esfuerzo = (σh)= 2*(18,10 + X)*0,28
Fuerza = (Ea) = (18,10 + X)2 * 0,28 Ubicación = 1/3 * (18,10 * X)
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO VII CHEQUEO DEL SISTEMA DE CONTENSIÓN DEL FOSO NORTE
66
• Nivel Freático: Esfuerzo = (σh) = 0,98 * (8,5 + X) Fuerza = (Ea)= 1/2 * (8,5 + X)2
Ubicación = 1/3 * (8,5 + X)
• Empuje Pasivo:
Esfuerzo =(σh) = 2 * X * 3,57 Fuerza = (Ep) = 3,57 * X2
Ubicación = 1/3 * X Para hallar el valor de “X” correspondiente a la profundidad del
empotramiento se deben tomar los momentos en el punto “A”
∑MA = {0,28 * (18,10 + X)2 * (1/3 *(18,10 + X)} + {1/2 * (8,5 + X)2 * 1/3 *(8,5
+ X)} – {3,57 * X2 * (1/3 * X)} = 0
Despejando, X = 19,13 m
Para una altura libre de 18,10 m el empotramiento necesario es de 19,13
m.
Como ejecutar un muro colado de 37,23 m de profundidad resulta poco
viable en lo que respecta a costos y a método de ejecución; se diseña un
muro colado con mucho menos empotramiento y se atiranta la altura libre
del muro para contrarrestar los empujes activos.
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO VII CHEQUEO DEL SISTEMA DE CONTENSIÓN DEL FOSO NORTE
67
VII.2 Chequeo de los tirantes para los muros colados de Foso Norte
A continuación se realizará el cálculo de la fuerza activa que ejerce la
masa de suelo sobre el muro colado tomando en cuenta el empotramiento
ejecutado según el proyecto que es de 6,40 m (ver anexo 14), los
resultados obtenidos serán comparados con el sistema de atirantado
ejecutado según el proyecto.
VII.2.1 Cálculo de empujes de tierra para un empotramiento del
muro colado de 6,40 m
• Peso del suelo: Esfuerzo = (σh)= 2 Ton/m3 * (24,5) m * 0,28 = 13,72 Ton/m2
Fuerza = (Ea) = 1/2 * 2 Ton/m3 * (24,5)2 m * 0,28 =168,07 Ton/m
• Nivel Freático: Esfuerzo = (σh) = 1 Ton/m3 * (14,9)m = 14,90 Ton/m2
Fuerza = (Ea)= 1/2 * 1 Ton/m3 * (14,9)2 m = 111,01 Ton/m
• Empuje Pasivo:
Esfuerzo =(σh) = 2 Ton/m3 * 6,40 m * 3,57 = 45,70 Ton/m2
Fuerza = (Ep) = 1/2 * 2 Ton/m3 * (6,40)2 m * 3,57 = 146,28 ∑F = 168,07 Ton/m + 111,01 Ton/m – 146,28 Ton/m = 132,80 Ton/m
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO VII CHEQUEO DEL SISTEMA DE CONTENSIÓN DEL FOSO NORTE
68
Se obtuvo como resultado una fuerza actuante de 132,80 Ton/m, es decir
que por cada metro lineal de muro colado actúa una fuerza de 132,80
Ton. Esta fuerza se va a contrarrestar colocando tirantes a lo largo de
todo el muro.
VII.2.2 Cálculo de los anclajes necesarios para contrarrestar el
empuje activo de los muros.
Los muros colados que se atirantaron en el Foso Norte son de dos tipos,
dos de ellos son de 6,14 m de ancho y dos son de 2,5 m de ancho.
Para los paneles de 2,5 m los tirantes estarán separados a una distancia
de 1 m, por lo tanto la fuerza actuante será de 132,80 Ton/m; mientras
que en los muros de 6,14 m los tirantes estarán separados a 2 m y la
fuerza actuante será entonces de 265,60 Ton/m.
• Para los muros de 2,5 m
Se debe repartir la carga actuante entre la cantidad de tirantes que se
decida colocar, esta cantidad de tirantes se ubica a lo largo de la altura
libre del muro, separados a una distancia que vaya en proporción a la
magnitud de la altura libre.
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO VII CHEQUEO DEL SISTEMA DE CONTENSIÓN DEL FOSO NORTE
69
Se repartieron las 132,80 Ton/m en cuatro niveles de anclajes
equidistantes a lo largo de los 18,10 m de altura libre, el diámetro de las
guayas es de 5/8” y su resistencia a tracción es de 15 Ton , se colocarán
3 guayas por tirante por lo que cada tirante soportará una fuerza de hasta
45 Ton/Tirante.
La inclinación de los anclajes será de 15º con respecto a la horizontal, por
lo tanto si descomponemos la fuerza obtendremos que la componente
horizontal que es la que va a actuar como fuerza resistente es de 43,67
Ton/m.
Si dividimos la fuerza actuante ente los cuatro niveles de anclajes que se
quieren colocar se tendría una resistencia por anclaje de 33,22 Ton, si
aparte tomamos en cuenta la distribución triangular de los empujes de
tierra, podemos hacer una redistribución de la resistencia de cada anclaje.
Para el primer nivel de tirantes: 2 guayas de 5/8” = 30 Ton/m
Para el segundo nivel: 3 guayas de 5/8” = 45 Ton/m
Para el tercer nivel: 3 guayas de 5/8” = 45 Ton/m
Para el cuarto nivel: 4 guayas de 5/8” = 60 Ton/m
Es muy importante tener en cuenta que esta pantalla atirantada es de
carácter provisional ya que su función es la de contener el empuje de
tierra sobre los muros colados mientras se ejecuta el muro estructural
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO VII CHEQUEO DEL SISTEMA DE CONTENSIÓN DEL FOSO NORTE
70
definitivo y la losa de techo, una vez construidos estos dos elementos los
tirantes no tendrán ninguna función.
Para chequear si el diseño propuesto aporta la estabilidad necesaria al
muro se calcula la sumatoria de momentos con la fuerza horizontal de
cada anclaje en el punto más profundo del muro colado que en este caso
está ubicado a 24,50 m y se le resta el momento producido por el empuje
activo.
∑a = (28,97 * 23,55) + (43,67 * 19,025) + (43,67 * 14,5) + (57,95 * 9,975) –
(132,893 * 8,16) = 2724,3 – 1084,40 = 1639,9 Tm
Como la suma de los momentos resistentes de los anclajes son mayores
al momento producido por el empuje activo el diseño propuesto es
correcto.
• Para los muros de 6,14 m
Para estos muros se procede de la misma forma que para los muros de
2,50 m pero ahora tomando como empuje activo 265,60 Ton/m.
De igual forma se divide esta fuerza de 265,60 Ton/m en cuatro niveles y
se obtiene que cada uno de los cuatro anclajes debe resistir 53,16 Ton/m,
haciendo la redistribución de las fuerzas tenemos:
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO VII CHEQUEO DEL SISTEMA DE CONTENSIÓN DEL FOSO NORTE
71
Para el primer nivel: 4 guayas de 5/8” = 60 Ton/m
Para el segundo nivel: 5 guayas de 5/8” = 75 Ton/m
Para el tercer nivel: 5 guayas de 5/8” = 75 Ton/m
Para el cuarto nivel: 5 guayas de 5/8” = 75 Ton/m
La sumatoria de momentos con la componente horizontal de la fuerza
resistente de cada anclaje resulta:
∑a = (57,95 * 23,55) + (72,44 * 19,025) + (72,44 * 14,5) + (72,44 * 9,975) –
(265,60 * 8,16) = 4515,46 – 2167,30 = 2.348,16 Tm
VII. 3 Chequeo de la longitud del bulbo de los tirantes
La longitud del bulbo de un tirante contempla varios factores que deben
analizarse, en primer lugar va a depender del empuje activo que debe
contrarrestar y también interviene el nivel al cual se encuentra el tirante
con respecto a la superficie, el diámetro de la perforación que se realice y
las características del suelo en donde vaya a ser ejecutado. Para realizar
el chequeo de la longitud de los bulbos ejecutados en el Foso Norte se
utilizará la teoría de Kranz y Brich Hansen.
Esta fórmula permite calcular la fuerza total que puede soportar el anclaje
con una determinada longitud del bulbo.
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CAPITULO VII CHEQUEO DEL SISTEMA DE CONTENSIÓN DEL FOSO NORTE
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La fórmula es la siguiente:
Fuerza del anclaje = γ * H [Sc * Nq + Sp * Tg (Ø/fs)]
Donde:
γ = Peso específico del suelo = 2 Ton/m2
H = Distancia vertical desde la cota superior del terreno hasta el punto
medio del bulbo = 5,88 m ( Distancia hasta el primer nivel de anclajes)
Ø = ángulo de fricción del suelo = 34 º
Sc = Área transversal del bulbo = [(Øe)2/ 4] * π
Øe = 3 * ØT = 3 * 8,56 cm. = 25,68 cm. = 0,2568 m
ØT = Diámetro de la perforación del tirante = 8,56 cm.
De esta manera el área transversal del bulbo resulta:
Sc = [(0,2568 m)2 / 4 ] * π = 0,052 m2
Nq = Factor de resistencia al corte del suelo en función del ángulo de
fricción = 20
Sp = Øe * π * Lp = 0,2568 m * π * 10 = 7.85 m2
Donde:
Lp = longitud del bulbo = 10 m según el proyecto
Fuerza del anclaje = 2 Ton/m2 * 5.88 m [0,052 m2 * 20 + 7.85 * Tg
(34/1,2)] = 62 Ton
Para un tirante que debe resistir una tensión de 60 Ton como es el caso
del diseño propuesto se requieren los 10 m de bulbo. En el caso de
diseñar los bulbos para el proyecto ejecutado se obtienen los siguientes
resultados:
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CAPITULO VII CHEQUEO DEL SISTEMA DE CONTENSIÓN DEL FOSO NORTE
73
Sp = Øe * π * Lp = 0,2568 m * π * 6 m = 4,83 m2
Fuerza Total = 2 Ton/m2 * 5.88 m [0,052 m2 * 20 + 4,83 * Tg (34/1,2)] =
42.90 Ton
VII.4 Cálculo de la longitud de los anclajes
La longitud de los anclajes depende principalmente de la cuña potencial
de falla y también en este caso la longitud se ve limitada por la cercana
ubicación de un edificio cuyas fundaciones se podrían ver afectadas por la
perforación de los anclajes y más tarde por la presión que estos provocan
en las áreas de las fundaciones (Ver anexo 12)
El bulbo del anclaje debe comenzar a una distancia mínima de 1 m por
detrás de la cuña de falla.
Cálculo de la cuña potencial de falla:
Se busca hallar las dimensiones de la cuña de falla cuya forma se puede
aproximar a la de un triángulo cuya base se encuentra en la parte superior
del terreno.
ß = 45º + Ø/2 , donde Ø es el ángulo de fricción del suelo (34º)
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CAPITULO VII CHEQUEO DEL SISTEMA DE CONTENSIÓN DEL FOSO NORTE
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ß = 45º + 34/2 = 62º (ángulo señalado en el dibujo anterior)
tg 28º = d/18,10, despejando d = 9,62 m
La distancia “d” es la longitud de la cuña de falla para la parte superior
del terreno, a partir de esta medida se halla la longitud mínima que debe
tener el anclaje en cada uno de los cuatro niveles.
Por relaciones de triángulos se obtiene la longitud de la cuña de falla para
cada nivel.
• Para el primer nivel de anclajes (cota 906,23)
Longitud de la cuña de falla = 8,70 m
Longitud con una inclinación de 15º = 7,88 m
Separación mínima entre la cuña de falla y el bulbo = 1 m
Longitud del bulbo = 10 m (longitud establecida por el proyecto original)
Lmin del anclaje = 7,88 + 1m + 10 m = 18,88 m ≈ 19 m
• Para el segundo nivel de anclajes (cota 901,525)
Longitud de la cuña de falla = 6,05 m
Longitud con una inclinación de 15º = 5,49 m
Separación mínima entre la cuña de falla y el bulbo = 1 m
Longitud del bulbo = 10 m (longitud establecida por el proyecto original)
Lmin del anclaje = 5,49 + 1m + 10 m = 16,49 m ≈ 17 m
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CAPITULO VII CHEQUEO DEL SISTEMA DE CONTENSIÓN DEL FOSO NORTE
75
• Para el tercer nivel de anclajes (cota 897)
Longitud de la cuña de falla = 3,65 m
Longitud con una inclinación de 15º = 3,31 m
Separación mínima entre la cuña de falla y el bulbo = 1 m
Longitud del bulbo = 10 m (longitud establecida por el proyecto original)
Lmin del anclaje = 3,31 + 1m + 10 m = 14,31 m ≈ 15 m
• Para el cuarto nivel (cota 892,475)
Longitud de la cuña de falla = 1,25 m
Longitud con una inclinación de 15º = 1,13 m
Separación mínima entre la cuña de falla y el bulbo = 1 m
Longitud del bulbo = 10 m (longitud establecida por el proyecto original)
Lmin del anclaje = 1,13 + 1m + 10 m = 12,13 m ≈ 13 m
El diseño definitivo propuesto después de realizar el chequeo es el
siguiente:
908,23 906,23 901,525 Nivel 1 897 Nivel 2 892,475 Nivel 3 Nivel 4
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CAPITULO VII CHEQUEO DEL SISTEMA DE CONTENSIÓN DEL FOSO NORTE
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Figura 34 Sistema de anclaje propuesto para los muros colados del Foso Norte
Paneles de 2,50 m
Nivel Nº Guayas Ø Guaya
Tensión del Tirante
Longitud del tirante
Ángulo de inclinación
1 2 5/8" 30 Ton 19 15º 2 3 5/8" 45 Ton 17 15º 3 3 5/8" 45 Ton 15 15º 4 4 5/8" 60 Ton 13 15º
Paneles de 6,14 m
Nivel Nº Guayas Ø Guaya
Tensión del Tirante
Longitud del tirante
Ángulo de inclinación
1 4 5/8" 60 Ton 19 15º 2 5 5/8" 75 Ton 17 15º 3 5 5/8" 75 Ton 15 15º 4 5 5/8" 75Ton 13 15º
Tabla 6 sistema de anclaje propuesto para muros colados del Foso Norte
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CAPITULO VIII ANÁLISIS DE RESULTADOS
77
CAPÍTULO VIII ANÁLISIS DE RESULTADOS
El análisis de resultados de este Proyecto puede dividirse en dos, los
primeros resultados provienen de la investigación y recopilación de
información acerca de lo que es el método invertido como sistema
constructivo y como es en particular el sistema de contención en
comparación al método tradicional; los segundos resultados corresponden
al análisis de los cálculos realizados para el chequeo del sistema de
contención ejecutado en el Foso Norte.
Para el caso comparativo entre el método tradicional y el método invertido
se obtiene el siguiente cuadro.
Método tradicional o de trinchera abierta
Método invertido o de trinchera cubierta
Se ejecuta primero completamente la excavación y posteriormente la estructura de
abajo hacia arriba.
A medida que se va ejecutando la excavación se construye la estructura
de arriba hacia abajo.
Avance acelerado de la excavación debido a que se puede operar mejor y más
cómodamente las maquinarias y equipos.
Avance menos acelerado de la excavación debido a que el proceso
constructivo reduce la maniobrabilidad de las maquinarias y equipos.
El muro colado es usado como sistema de contención en la gran
mayoría de los casos por adaptarse a casi cualquier tipo de
suelo y garantizar una mayor estanqueidad.
El muro colado es usado como sistema de contención en la gran
mayoría de los casos por adaptarse a casi cualquier tipo de suelo y
garantizar una mayor estanqueidad.
El sistema de contención no forma parte de la estructura
definitiva por lo que se requiere la ejecución de muros estructurales
o exteriores para la misma.
El sistema de contención forma parte de la estructura por lo tanto, los muros
colados serán los muros exteriores definitivos.
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO VIII ANÁLISIS DE RESULTADOS
78
Las dimensiones de los muros colados al igual que sus cantidades de acero son
menores.
Las dimensiones de los muros colados son mayores y las cantidades de acero son elevadas debido a que
son los muros estructurales que soportarán las cargas transmitidas por
las losas. Los muros colados requieren ser
anclados para mantener su estabilidad. Esto se debe a la
secuencia constructiva del método.
El apuntalamiento de los muros colados lo dan las mismas losas a
medida que se ejecuta la secuencia constructiva del método.
Las losas quedan unidas a los muros estructurales de manera simplemente apoyadas, por lo
tanto no existe un empotramiento rígido en la junta.
Las losas quedan unidas a los mismos muros colados de manera
simplemente apoyadas, por lo tanto no existe un empotramiento rígido en
la junta. El relleno y la restitución de
superficie se realizan al culminarse la ejecución de la
estructura.
El relleno y la restitución de superficie se pueden ir ejecutando a medida que
se van vaciando tramos de la losa techo.
El avance global de la construcción de la estructura es
más lento.
El avance global de la construcción de la estructura es mucho más rápido.
No se requiere un tan estricto control de calidad en la ejecución
de los muros colados debido a que no forman parte de la
estructura definitiva.
Se requiere un estricto control de calidad en la ejecución de los muros colados sobre todo en el chequeo del
lodo bentonítico y del concreto al realizar los vaciados.
La reubicación de servicios es mayor ya que es imposible aplicar el sostenimiento temporal de los
mismos debido a que la excavación permanece abierta una gran cantidad de tiempo.
La reubicación de servicios es menor, ya que el método ofrece la posibilidad
de sostener los servicios que sean posibles temporalmente hasta que se rellene nuevamente y se llegue a la etapa de restitución de superficie.
Tabla 7 Cuadro comparativo entre el método invertido y el método tradicional
En cuanto al chequeo del sistema de contención utilizado para la
ejecución del Foso Norte se puede ver que los factores de seguridad
utilizados para el cálculo de la resistencia de los tirantes son
considerablemente altos lo que conlleva a un sobre diseño del sistema de
anclajes de los muros colados ubicados en la cara oeste del Foso Norte;
esto se pudo observar ya que el diseño propuesto en este proyecto
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO VIII ANÁLISIS DE RESULTADOS
79
contempla un nivel menos de anclajes para contrarrestar los empujes
activos sobre los muros colados en cuestión.
Por otra parte la longitud de los anclajes en este caso en particular debe
tomarse muy en cuenta ya que la distancia entre el muro colado y el
edificio es menor a la longitud de los anclajes, lo que indica que los
tirantes llegaron al área de las fundaciones del edificio pudiendo haber
ocasionado daños a la estructura como grieta o asentamientos.
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO IX. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
80
Capítulo IX Conclusiones y recomendaciones
IX.I Conclusiones
Después de realizar el presente Proyecto y de haber llevado a cabo una
investigación acerca de lo que es la implementación de este método
denominado Método Invertido, como sistema constructivo para las
estaciones del Metro son muchos los aspectos importantes que se deben
tomar en cuenta a la hora de querer considerar el aplicar este método en
futuras estaciones.
Uno de los aspectos más importantes es que desde el punto de vista
técnico ambos métodos contemplan diferencias bien marcadas en lo que
respecta a la secuencia constructiva, ya que por ejemplo en el método
tradicional la primera actividad es la de excavación y la misma debe
llevarse a cabo en su totalidad para luego pasar a la fase de construcción
de la estructura; en cambio el método invertido permite llevar a cabo
varias actividades a lo largo de todas sus fases constructivas tal como es
el caso de realizar simultáneamente el proceso de excavación y
construcción de las losas.
Otra de las grandes diferencias entre el método tradicional y el método
invertido es que el sistema de contención será a la vez parte definitiva de
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO IX. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
81
la estructura, característica que trae como consecuencia que el control en
la fase de construcción de los muros colados sea mucho más estricta.
Otra ventaja de este método es que hace posible la restitución y
reubicación de los servicios públicos en un menor tiempo ya que la parte
superior del área afectada por la construcción será restituida en un lapso
más corto permitiendo así poder lleva a cabo otros trabajos en la
superficie mientras se continúa trabajando en la parte inferior de la
Estación.
Por otro lado, ambos métodos (el tradicional y el invertido), pueden utilizar
como sistema de contención los muros colados, pero con la diferencia de
que en el método tradicional deben ser anclados o en su defecto
arriostrados con perfiles de acero, mientras que en el invertido no se
requiere tales consideraciones debido a que las mismas losas servirán
como apuntalamiento de los muros.
Una de las semejanzas entre ambos métodos es en cuanto a las losas las
cuales en ambos casos descansan simplemente apoyadas sobre los
muros, es decir no existe un empotramiento o una unión rígida entre los
dos elementos.
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO IX. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
82
Por otra parte con el chequeo realizado a los muros colados y sistema de
anclaje del Foso Norte, se puede ver como se pudo haber llevado a cabo
menos cantidad de tirantes con una longitud menor, lo que disminuye el
riesgo de ocasionar daños a otras estructuras y a su vez resulta más
económico.
En cuanto a la longitud del bulbo de los tirantes se puede observar como
la longitud contemplada y ejecutada en el proyecto se pudo haber
reducido, con lo cual disminuye la longitud total del tirante y por tanto el
riesgo de afectar las fundaciones de la estructura vecina.
En caso de haberse ejecutado el sistema de anclaje propuesto si se
hacían necesarios los 10 m de bulbo, esta longitud de bulbo sería el caso
más desfavorable y se aplicaría a todos los tirantes.
IX.2 Recomendaciones
El método invertido como sistema constructivo para las estaciones del
Metro se presenta como una alternativa para la disminución del tiempo de
ejecución, por lo cual es muy importante llevar un seguimiento constanste
de todos los factores que contemplan la ejecución de este sistema de
manera que se tenga la suficiente información en caso de que se quisiera
aplicar este método en otras Estaciones.
Por otra parte a la hora de realizar una estructura auxiliar como lo son los
Fosos de Extracción es de suma importancia analizar que tipo de sistema
Inés Tralci Boussaroque
CAPITULO IX. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
83
constructivo se va a llevar a cabo después ya que esto evita
modificaciones y gastos innecesarios.
Para culminar considero de sumo provecho el realizar trabajos especiales
de grado en obras de gran envergadura como en este caso lo es la
construcción de la Estación de Coche, debido a que para una persona
que está a punto de terminar sus estudios universitarios es muy
importante obtener una visión global de todas las aplicaciones de su
carrera y de todas las gama de posibilidades que se encuentran en el
campo de trabajo, además de cómo su carrera se interrelaciona con otras
para formar equipos multidisciplinarios.
Inés Tralci Boussaroque
BIBLIOGRAFÍA
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Bibliografía
• CASTILLEJO, Miguel: “Análisis Comparativo de los Métodos de
Estabilidad de Taludes y su control”. Trabajo Especial de Ascenso
de profesor Asociado a Profesor Agregado, Universidad Central de
Venezuela, Facultad de Ingeniería, Departamento de Minas.
Caracas, 1993
• C.A. Metro de Caracas. (2.002). Instructivos de Diseño de la Línea
3 tramo El Valle – La Rinconada I, II y III. Caracas.
• C.A. Metro de Caracas. (2.002). Especificaciones generales y
particulares de la Línea 3 tramo El Valle – La Rinconada.. Caracas.
• RALPH B, WALTER E y THOMAS H. (1983). Ingeniería de
Cimentaciones. México: Editorial Limusa
• UCAR, Roberto. “Manual de Anclajes en Obras de Tierra”.Profesor
Titular. Universidad de los Andes. Facultad de Ingeniería. Mérida.
2002
Inés Tralci Boussaroque