EXC (Apunte)

8/18/2019 EXC (Apunte)

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Esta ecuación permite tomar la variación de la resistencia al corte de la

arcilla con la profundidad, cuando se tiene variaciones signicativas. Pero si

se tiene una arcilla considerablemente homogénea la ecuación sería:

Falla de fondo por sub-presión.

Efectos del abatimiento del nivel freático en edicaciones

adyacentes.

ALTERNAT!A" #E $%NTEN$%N &ARA E'$A!A$%NE" !ERT$ALE"


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1

(. )uro &antalla.(.(. *eneralidades

En el diseño de un muro diafragma o muro Milán, es fundamental conocer la

respuesta del suelo ante los cambios provocados por la ecavación, !a "ue

ésta origina un alivio de los esfuer#os totales, por la remoción de suelo !

agua, cu!o resultado es el movimiento de la masa de suelo, por lo "ue el

diseño se debe concentrar en el control ! mitigación de las deformaciones

inducidas. El control de estos movimientos es importante !a "ue su

magnitud puede dañar a estructuras ad!acentes o a los servicios p$blicos.

%a respuesta del suelo est& in'uenciada principalmente por los siguientes

factores:

(1) *imensiones de la ecavación+

() Propiedades de los suelos+

(-) ontrol ! abatimiento de nivel fre&tico+

(/) Proceso ! secuencia constructiva+

(0) ipo de soporte ! apuntalamiento+

(2) ercanía de edicios ! de servicios p$blicos+

(2) 3obrecargas temporales.

Por simple lógica se puede advertir, "ue cuanto m&s grande es la

ecavación ma!or es el alivio de los esfuer#os totales ! por lo tanto ma!ores

los movimientos del suelo. En el caso etremo, una ecavación profunda

débilmente soportada puede originar una falla general por esfuer#o cortante

de los suelos.

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El tiempo "ue dure una ecavación abierta, ! m&s si ésta tiene control de

los niveles de agua, afecta de manera directa a las propiedades del suelo. 3i

suponemos una ecavación "ue pudiera reali#arse de forma instant&nea, los

esfuer#os ! deformaciones "ue eperimentaría el suelo serían en una

condición de no 'u=o de agua+ una condición no drenada. Por el contrario, si

la misma ecavación se reali#ara en un tiempo innito, los esfuer#os !

deformaciones en el suelo ocurrirían con 'u=o de agua, por lo "ue la

ecavación se reali#aría en una condición drenada. En general los procesos

de ecavación se reali#an en un tiempo nito "ue representan una condición

parcialmente drenada. *e manera pr&ctica se puede poner "ue las

ecavaciones en suelos cohesivos se pueden considerar "ue responden a un

comportamiento no drenado+ con el mismo criterio se puede suponer "ue

ecavaciones "ue se realicen en suelos granulares responden a un

comportamiento drenado.

(.+. $ontrol del Flu,o de Aua.

3i en una ecavación el nivel de aguas fre&ticas se mantiene sin cambio, el

agua contribu!e con su empu=e sobre la pantalla en los esfuer#os totales+

por el contrario, el control o abatimiento del nivel de agua producir& un

incremento en los esfuer#os efectivos ! consolidación del suelo ! por lo

tanto originar& asentamientos. %os esfuer#os "ue act$an sobre la pantalla

se deben estimar separando los componentes efectivos ! neutrales.

En principio el muro Milán es impermeable, por lo "ue no eiste 'u=o de

agua a través de su sección transversal. En la pr&ctica, debido en muchos

casos al deciente procedimiento constructivo, la alta permeabilidad de la

pantalla produce un abatimiento del nivel de agua eterior originando

asentamientos. El an&lisis del 'u=o de agua ba=o una condición

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-

bidimensional puede estimar el gasto ! el asentamiento producido alrededor

de la ecavación.

(.. "istema de Apuntalamiento.

%os muros Milán se pueden anclar o apuntalar+ en cual"uiera de los dos

casos el método de diseño es similar. Para los apuntalamientos se utili#a

normalmente tubería de acero acuñada adecuadamente contra el muro. 3i

el ancho del claro de ecavación "ue se "uiere librar es mu! grande como

puntales se utili#an vigas en celosía+ en algunos casos, si la ecavación lo

permite, los puntales se acuñan contra la estructura.

(./. #iarama Aparente de &resiones.

%os diagramas de presiones aparentes representan la distribución de cargas

"ue act$an sobre el muro Milán. causa de los movimientos "ue

eperimenta durante su construcción, las presiones "ue se desarrollan son

diferentes a las mostradas para el caso de las tablestacas.

El proceso constructivo seguido permite el desarrollo de los movimientos del

terreno antes ! después de la colocación de los puntales. sí cuando la

ecavación se inicia se permite un ligero movimiento del muro hacia el

interior de la ecavación+ al colocar el primer puntal, se provoca una


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/

reducción de la deformación del muro. %a ecavación continua provocando

el despla#amiento del muro ! una parte de la deformación se restitu!e al

colocar el siguiente puntal. El proceso continua hasta llegar al fondo de la

ecavación con lo "ue el movimiento total acumulado se re'e=a en el

desarrollo de un diagrama de presiones diferente de los antes epuesto. En

la gura anterior se observa la deformación "ue ocurre en el muro.

En la gura a continuación se presentan los diagramas de presiones

aparentes recomendados para diseño en varios tipos de suelo. Eisten otras

distribuciones como las propuestas por hebotario> (1?@-) ! ame# (AA1).%a distribución (a) representa el diagrama lateral de presiones+ (b) es para

arenas+ (c) ! (d) para arcillas.

(.0. )ecanismos de falla.

Falla de Fondo de la e1cavación.

3i el abatimiento del nivel fre&tico es insuciente para evitar el 'u=o de agua

hacia la ecavación, las fuer#as de ltración pueden provocar inestabilidad

del fondo. %as condiciones "ue se deben satisfacer se presentan en la gura

a continuación. El 7actor de seguridad no debe ser menor "ue .

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0

En suelos sin cohesión la estabilidad es independiente de la geometría de la

ecavación.

El factor de seguridad contra el levantamiento es:


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2

El factor de seguridad contra el levantamiento del fondo se estima como:

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@

3i el nivel fre&tico est& a una profundidad B;C, o m&s aba=o del fondo de la

ecavación, tómese los pesos volumétricos como h$medos. 3i el nivel

fre&tico se mantiene est&tico al nivel del fondo de la ecavación, para BD1C

! BDC tómese los pesos h$medos ! sumergidos respectivamente. 3i eiste

'u=o de agua por el fondo hacia el interior de la ecavación tómese BDC

como el peso volumétrico saturado menos la supresión.

En la gura a continuación se presentan los mecanismos de falla de muros

"ue penetran por deba=o de la ecavación.


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Falla por &ateo.

Este mecanismo se ilustra a continuación+ consiste en el pateo del muro al

vencerse la resistencia del suelo frente al muro. onsiderando "ue al nivel

del $ltimo puntal colocado en cada etapa de ecavación se genera una

articulación pl&stica el factor de seguridad se eval$a con la epresión:

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?

En suma los modelos de resortes son aceptables para denir los elementos

mec&nicos para el diseño de los muros, pero resultan conservadores para la

predicción de las posibles deformaciones.

(.2. Estimación de las deformaciones.

ual"uier ecavación induce movimientos en la masa de suelo "ue deben

ser evaluados para evitar daños a estructuras vecinas o instalaciones. 4.

PecF fue uno de los primeros en advertir este problema+ evaluó los datos de

diferentes ecavaciones relacionando la profundidad de la ecavación con el

asentamiento ! la distancia a la cual este ocurre, considerando para su

evaluación las características de los suelos. En la 7ig. .// se muestra la

relación eistente entre la deformación hori#ontal "ue eperimenta el muro

por la ecavación con el asentamiento en supercie.

(.3. 4ases del #ise5o Estructural.

El proceso del diseño involucra tanto al ingeniero estructural como al

geotécnico. El geotécnico indica los par&metros como los empu=es de suelo

e hidrost&tico, la resistencia ! módulos de rigide# del suelo, los criterios

sísmicos en términos de deformaciones o esfuer#os.

%os par&metros se denen a través de fórmulas simples o con an&lisis no

lineales de elementos nitos. En los m&s modernos se considera claramente

lo referido a la interacción sueloGestructura+ sin embargo, son limitados en

sentido del modelado estructural.

El diseñador de estructuras aplica a su modelo las presiones. %a rigide# del

suelo es denida en términos de constantes de resortes, o módulos de

reacción, por lo "ue las presiones son independientes de las deformaciones.


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1A

%os métodos de e"uilibrio límite son adecuados para predecir las cargas de

falla+ sin embargo, no son capaces de determinar las deformaciones

asociadas. *ado "ue el proceso constructivo es evolutivo, el modelo de

an&lisis debe contemplar el desarrollo de las presiones ! deformaciones

conforme se realice la ecavación. %os modelos utili#ados con m&s

frecuencia son:

• %os modelos con resorte.• %os modelos de elementos nitos.

+. )uro Tablestaca.+.(. *eneralidades.

El diseño de un muro tablestaca se reali#a mediante un proceso iterativo,

"ue involucra las siguientes acciones:

(a) &lculo de las fuer#as ! de las presiones laterales "ue act$an sobre la

tablestaca+

(b) *eterminación de la longitud necesaria de empotramiento+

(c) &lculo de los momentos 'eionantes m&imos+

(d) *enición de la sección de tablestaca en función de los m&imos

esfuer#os ! de las condiciones de apo!o+

(e) *eterminación del apuntalamiento o ancla=e.

ntes del inicio del proceso de c&lculo las condiciones geométricas ! el tipo

! propiedades de los suelos sobre los "ue se apo!ar& la tablestaca, deben

ser denidos. %as condiciones geométricas inclu!en su posición !

alineamiento, altura libre, sobrecargas, niveles de aguas, condiciones

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ambientales, etc. El tipo ! propiedades de los suelos inclu!en la denición

de la estratigrafía a través de un n$mero adecuado de sondeos, las

propiedades mec&nicas de los suelos determinadas a través de pruebas de

laboratorio, así como las condiciones de agresividad de suelos ! aguas.

Ha! dos tipos b&sicos de muros tablestacas: muros en cantiléver o muros en

voladi#o ! muros anclados o apuntalados.

Ina tablestaca o muro en cantiléver es a"uel "ue se constru!e hincando en

el terreno la sección estructural, una profundidad suciente para desarrollar

una reacción de viga en voladi#o "ue resiste las presiones activas sobre la

tablestaca. *ebido a las grandes deformaciones "ue pueden eperimentar

este tipo de soluciones es aceptable sólo en muros de poca altura,

aproimadamente 0 m, !a "ue con la altura se incrementa su 'eibilidad,

siendo los momentos 'eionantes proporcionales al cubo de su altura. %a

erosión, el arrastre de sedimentos ! la consolidación de los suelos en la

parte frontal del muro contribu!en en incrementar estas deformaciones.

El e"uilibrio est&tico de los muros en cantiléver se debe a la magnitud del

empu=e pasivo "ue se desarrolla en la porción enterrada del muro,

re"uiriéndose de grandes profundidades de empotramiento para lograr la

estabilidad+ lo anterior conduce a sobreesfuer#os en la sección estructural.

%as presiones "ue se desarrollan en una tablestaca en cantiléver se

presentan en la gura mostrada. uando la presión activa act$a en su altura

libre, la tablestaca gira sobre un punto de rotación desarrollando presiones

pasivas encima ! deba=o de este pivote. %a diferencia aritmética entre las

presiones pasivas ! activas, Bpp J paC, se conoce como presión neta. En el

punto de rotación la presión neta es igual a cero, ! "ue se ilustra por el

diagrama BoabcC. Para diseño la curva BabeC es rempla#ada por la recta


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1

BdcC, donde la profundidad del punto BdC se ubica por el e"uilibrio est&tico

de presiones. %os errores obtenidos por esta suposición son de orden menor,

por lo cual son aceptables.

%as presiones desarrolladas en una tablestaca en cantiléver dependen del

tipo de suelo, así como del cambio de los par&metros de resistencia del

suelo+ por lo "ue el diseño de una tablestaca en suelo granular o suelo

cohesivo se tratan por separado.

+.+. )uro Tablestaca en !oladi6o.- "uelos Friccionantes.

El diseño de una tablestaca en cantiléver, en suelos granulares, se basa en

el procedimiento simplicado "ue se presenta en la gura mostrada donde

para suelos estraticados se deben considerar para cada estrato los valores

apropiados del peso volumétrico Bγ”, ! de la compacidad relativa "ue

depende del &ngulo de fricción BKC. ambién se deber&n tomar en cuenta

para el c&lculo de las presiones de suelos las condiciones geométricas del

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1-

problema, como inclinación de la supercie, así como los efectos eternos

de las acciones "ue gravitan sobre la estructura. El procedimiento de c&lculo

es el siguiente:


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1/

1) 3e estima la profundidad de empotramiento de la tablestaca, con base en la

siguiente correlación:) El paso siguiente es calcular las presiones activas ! pasivas, considerando la

magnitud de las deformaciones re"ueridas para cada uno de los estados !

de las sobrecargas "ue act$an sobre la tablestaca. En el caso de presiones

hidr&ulicas es ra#onable considerar el nivel de aguas al mismo nivel en

ambos lados de la tablestaca.-) 3e establece el e"uilibrio est&tico+ la suma de fuer#as en la dirección

hori#ontal es igual a cero, así como la suma de momentos en cual"uier

punto es igual a cero.%a suma de fuer#as en la dirección hori#ontal es:

*onde:

%a suma de momentos al pie de la tablestaca es:

4esolviendo las ecuaciones se tiene:

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10

El momento m&imo se obtiene donde el cortante es igual a cero:

3e incrementa la longitud del empotramiento de un A a /AL, "ue resulta

en un factor de seguridad de 1.0 a . lternativamente se puede reducir el

coeciente de empu=es pasivo entre un -AL a 0AL.

El modulo de la sección de la tablestaca re"uerida se determina con la

siguiente epresión:


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12

*onde:

S: Modulo de sección.

F : 4esistencia estructural de la tablestaca.

En las guras siguientes, se presentan gr&cas "ue permiten determinar

r&pidamente la profundidad de empotramiento ! el momento m&imo en

función de los coecientes de empu=es ! del peso volumétrico del suelo.

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1@


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1

+.. )uro Tablestaca en !oladi6o.- "uelos $o7esivos.

%as presiones de suelo "ue se desarrollan en una tablestaca, empotrada en

arcilla con relleno granular o cohesivo, se presentan en la gura siguiente.

3e debe tener en cuenta "ue para el c&lculo de las presiones las arcillas

pueden modicar su resistencia por consolidación, contracción, secado, etc.+

efectos "ue modican las presiones con el tiempo. %as presiones de tierra se

calculan suponiendo "ue la arcilla deriva su resistencia del par&metro de

cohesión del suelo.

El procedimiento de an&lisis es similar al descrito anteriormente+estableciendo el e"uilibrio de fuer#as ! de momentos igual a cero. 3e

determina B#C a partir del e"uilibrio de fuer#as hori#ontales ! del e"uilibrio

de momentos se establece la profundidad de empotramientos, con las

siguientes ecuaciones:

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1?

El momento m&imo se obtiene a la profundidad donde el esfuer#o de corte

es cero (gura anterior):

En las guras posteriores se relaciona la profundidad de empotramiento con

el momento 'eionante m&imo BMm&C para "u N c.


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A

+./. )uro Tablestaca Anclada.- )8todos de #ise5o.

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1

%as tablestacas ancladas derivan su resistencia del empu=e pasivo

desarrollado en la longitud empotrada ! de la fuer#a del tirante de ancla=e,

locali#ado en la parte superior de la tablestaca. *ependiendo de las

condiciones de suelo, con este tipo de tablestacas se pueden alcan#ar

alturas de hasta 1A m. %a estabilidad general de una tablestaca anclada

depende de los esfuer#os "ue en ella se desarrollen+ la profundidad de

empotramiento, la compresibilidad ! la resistencia del suelo, etc. En general

a ma!or empotramiento de la tablestaca, menores esfuer#os de 'eión.

En la gura siguiente se presenta la distribución de presiones laterales ! las

deformaciones de las tablestacas en función de la profundidad de

empotramiento. El empu=e activo "ue act$a sobre la pantalla no puede ser

e"uilibrado por el ancla=e solamente, es necesario "ue la tablestaca

encuentre en el suelo de apo!o la resistencia faltante. En el caso (a) las

presiones pasivas desarrolladas al frente de la tablestaca, son insucientes

para prevenir el despla#amiento ! rotación del punto BcC+ los casos (b), (c) !

(d) muestran el efecto de incrementar la longitud de empotramiento en la

reducción de las deformaciones ! giros.


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Para el c&lculo de tablestacas ancladas se utili#an cuatro métodos b&sicos,

los cuales se presentan a continuación:

• Método de apo!o libre.• Método de reducción de momentos de 4oOe.• Método de apo!o =o.• Métodos gr&cos.

)8todo de apoyo libre.

Este método se basa en la suposición de "ue el suelo en el cual la

tablestaca se hinca, es incapa# de producir una restricción efectiva de las

presiones pasivas al punto de producir momentos negativos 'eionantes. %a

tablestaca se hinca a la profundidad necesaria para "ue su estabilidad esté

asegurada, cu!o n es el desarrollo del m&imo empu=e pasivo. 3e

considera "ue la tablestaca no se 'eiona ante las presiones pasivas !

activas. ambién se considera "ue no se desarrolla punto de giro deba=o de

la línea de ecavación o dragado ! en la parte interior de las tablestacas no

ha! empu=es pasivos, de tal suerte "ue el problema sería est&ticamente

determinado.

El procedimiento de c&lculo para tablestacas ancladas por este método

tanto para suelos friccionantes como arcillosos se describe así:

Suelos granulares:

1. 3e calculan los empu=es activos ! pasivos por medio de la eoría de

oulomb ! de 4anFine. En la gura siguiente se presenta el caso general

para una tablestaca con relleno granular, con diferentes propiedades

mec&nicas, por lo "ue deber& tenerse precaución en el valor adecuado de γ

o γ, así como del &ngulo de fricción del suelo.

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-

. El valor de la fuer#a de ancla=e es:

*onde:

Por e"uilibrio de momentos se tiene "ue:

3ustitu!endo los términos de las variables en las ecuaciones anteriores:

%a ecuación resultante es cubica, "ue se resuelve por prueba ! error, para el

valor del empotramiento B*C. Este valor se incrementa de un A a 0AL para

obtener así B*dC del empotramiento de diseño, o se aplica la ecuación:


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/

Suelos cohesivos:

En la gura anterior (b) se presenta el caso de una tablestaca empotrada en

el suelo arcilloso con relleno granular. El procedimiento es el siguiente:

1. 3e determina la resistencia a largo pla#o del suelo, tanto para la condición

no drenada (QNA), como para la condición drenada (cNA).. 3e calculan las presiones activas ! pasivas usando la eoría de 4anFine o

oulomb, vericando "ue se obtenga una presión neta positiva. El diagrama

de presiones pasivo se considerar& rectangular, con valor igual a:

-. 3e establece el e"uilibrio de fuer#as hori#ontales ! momentos, de manera

similar "ue para el caso de suelos granulares. 3e determina el valor del

empotramiento de diseño B*dC, así como el valor de la fuer#a de ancla=e !

del momento m&imo para determinar la sección de la tablestaca.

)8todo de Ro9e :reducción de momentos;.

*ebido a su 'eibilidad, las presiones de suelo "ue se desarrollan contra las

tablestacas dieren signicativamente de las distribuciones hidrost&ticas. El

momento 'eionante disminu!e conforme se aumenta la 'eibilidad de la

estructura, así "ue los momentos m&imos obtenidos por el método de

empotramiento libre resultan conservadores. 4oOe propuso un método para

reducir el valor del momento en función de la 'eibilidad de la tablestaca.

%os factores "ue se deben considerar para la aplicación del método son:

1. El valor de la compacidad relativa del suelo.. %a 'eibilidad de la tablestaca, epresada en términos del n$mero de

'eibilidad.

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0

*onde:R: n$mero de fleibilidad.

H: altura total de la tablestaca.E: módulo de elasticidad.8: momento de inercia.

-. Para suelos cohesivos el n$mero de estabilidad se dene por:

/. %a altura relativa α de la tablestaca.

En la gura siguiente se presentan varias gr&cas donde se relaciona el

momento BMC referido a BMm&C determinado por el método del apo!o libre,

con el n$mero de estabilidad para arenas ! arcillas.

)8todo de apoyo ,o.


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2

El método se basa en la suposición "ue el despla#amiento en la punta de la

tablestaca est& restringido por el desarrollo de empu=es pasivos. %as

presiones laterales activas ! pasivas se calculan con las eorías de 4anFine

o oulomb.

)8todo ráco.

Estos métodos son $tiles a veces cuando las condiciones geométricas del

problema lo vuelven mu! complicado o cuando se re"uiere un valor eacto

de los empu=es resultantes. Pile ;ucF (1?@) ! el 83P (1??) detallan los

procesos de c&lculo.

+.0. Estabilidad *eneral.

%a estabilidad general de una tablestaca se puede revisar con el Método

3ueco de estabilidad de aludes, aplicando el concepto tradicional de factor

de seguridad como momentos resistentes entre momentos motores. En la

gura se muestran las fuer#as actuantes en el sistema.

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@

. $ortes apuntalados..(. *eneralidades.

lgunas veces, el traba=o de construcción re"uiere ecavaciones en el

terreno con caras verticales o casi verticales+ por e=emplo, los sótanos de

edicios en #onas construidas o las paredes del transporte subterr&neo a

poca profundidad deba=o de la supercie del terreno (tipo de construcción

por corte ! recubrimiento).

%as caras verticales de los cortes tienen "ue ser protegidas por sistemas

temporales de apuntalamiento para evitar una falla acompañada por

asentamientos considerables o de capacidad de carga de las cimentaciones

vecinas.

%a gura ./? muestra dos tipos de cortes apuntalados usados com$nmente

en traba=os de construcción. Ino usa la viga montante (gura ./?a) "ue se

hinca en el terreno antes de efectuar la ecavación ! es una viga vertical de

acero o madera.


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El revestimiento, formado por tablones hori#ontales de madera, se coloca

entre las vigas montantes conforme procede la ecavación. uando alcan#a

la profundidad deseada, se instalan los larderos ! los puntales (vigas

hori#ontales de acero). %os puntales son miembros hori#ontales a

compresión. %a gura ./?b muestra otro tipo de ecavación apuntalada. En

este caso, tablestacas de acero interconectadas se hincan en el suelo antes

de efectuar la ecavación. %argueros ! puntales se insertan inmediatamente

después "ue la ecavación alcan#a la profundidad apropiada.

Para diseñar cortes apuntalados (es decir, seleccionar largueros, puntales,tablestacas ! vigas montantes), un ingeniero debe estimar la presión lateral

de tierra a la "ue los cortes apuntalados ser&n sometidos.

%os aspectos teóricos de la presión lateral de tierra sobre un corte

apuntalado se estudiaron en la sección 2.. %a fuer#a activa total por

longitud unitaria de muro (Pa) se calculó usando la teoría general de cuñas.

3in embargo, ese an&lisis no proporciona las relaciones para estimar la

variación de la presión lateral con la profundidad, "ue es una función de

varios factores como el tipo de suelo, eperiencia de las cuadrillas de

ecavación, tipo del e"uipo de construcción usado, etc. Por tal ra#ón, se

usan envolventes empíricas de presiones desarrolladas por observaciones

de campo para el diseño de los cortes apuntalados. El procedimiento se

ver& en la siguiente sección.

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?


31/110

-A

.+. Envolvente de &resión en $ortes Apuntalados.

*espués de observar varios cortes apuntalados, PecF (1?2?) sugirió usar

envolventes de presión de diseño en cortes apuntalados en arena ! arcilla.

%as guras .0A, .01 ! .0 muestran las envolventes de PecF a las cuales

son aplicables las siguientes directrices.

CORTE EN ARENA.

%a gura .0A muestra la envolvente de presión para cortes en arena. Esta

presión BPaC se epresa como:

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-1

CORTES EN ARC!!A "!AN#A $ ME#A "!AN#A.


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-

%a envolvente de presión para arcillas blandas ! medias se muestra en la

gura .01. Es aplicable para la condición:

CORTES EN ARC!!A FRME.

%a envolvente de presión mostrada en la gura .0, en la "ue:

Es aplicable a la condición:

.. Limitaciones de la Envolvente de &resión.

l usar las envolventes de presión antes descritas, se deben tener en

cuenta los siguientes puntos:

1. %as envolventes de presión son llamadas a veces envolventes de presión

aparente. 3in embargo, la distribución de presión real es una función de la

secuencia de construcción ! de la 'eibilidad relativa de la tablestaca.

. 3e aplican a ecavaciones con profundidades ma!ores "ue

aproimadamente 2 m.

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--

-. 3e basan en la suposición de "ue el nivel fre&tico est& deba=o del fondo

del corte.

/. 3e supone "ue la arena est& drenada con presión de poro igual a cero.

0. 3e considera "ue la arcilla no est& drenada ! no se considera la presión

de poro.

./. #ise5o de las #iversas $omponentes de un $orte

Apuntalado.%&NTA!ES.

En los traba=os de construcción, los puntales deben tener un espaciamiento

mínimo vertical de apro. ,@0 m o algo m&s, ! son en realidad columnas

hori#ontales sometidas a 'eión.

%a capacidad de carga de las columnas depende de la relación de esbelte#+

la cual es redonda proporcionando soportes verticales ! hori#ontales en

puntos intermedios. Para cortes anchos, el empalme de los puntales es

necesario. Para cortes apuntalados en suelos arcillosos, la profundidad del

primer puntal deba=o de la supercie del terreno debe ser menor "ue la

profundidad BSC de la grieta de tensión.

*e la ecuación:

*onde:

Para determinar la profundidad de la grieta de tensión:


35/110

-/

*ebe usarse un procedimiento conservador simplicado para determinar las

cargas en los puntales, aun"ue este procedimiento variar&, dependiendo de

los ingenieros implicados en el pro!ecto. El siguiente es un resumen paso a

paso del procedimiento general (reérase a la gura .0/).

• *ibu=e la envolvente de presiones para el corte apuntalado (ver las

guras .0A, .01 ! .0). Muestre también los niveles propuestos

para los puntales. %a gura .0/a muestra una envolvente de

presiones para un suelo arenoso+ sin embargo, podría ser también la

de una arcilla. %os niveles de los puntales est&n marcados como B, ;,

! *C. %as tablestacas (o vigas montantes) se suponen articuladas

en los niveles de los puntales, ecepto para el de la parte superior !

el del fondo. En la gura .0/a, las articulaciones est&n a los niveles

de los puntales B; ! C (muchos ingenieros suponen también "ue las

tablestacas o las vigas montantes est&n articuladas en todos los

niveles de puntales, ecepto el de la parte superior).• *etermine las reacciones para las dos vigas simple en voladi#o (parte

superior ! fondo) ! de todas las vigas simples intermedias. En la

gura .0/b, esas reacciones son B, ;1, ;, 1, ! *C.

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-0

• %as cargas en los puntales se calculan como sigue:

*onde:


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-2

3i se conocen las cargas de los puntales a cada nivel ! las condiciones de

apuntamiento intermedias, se escogen las secciones apropiadas con a!uda

del manual de construcción en acero.

TA"!ESTACAS.

%os siguientes pasos est&n implicados en el diseño de tablestacas:

1. Para cada una de las secciones mostradas en la gura .0/b,

determine el momento 'eionante m&imo.. *etermine el valor m&imo de los momentos 'eionantes m&imos

(Mm&) obtenidos en el paso 1. 9ote "ue la unidad de este momento

ser&, por e=emplo F9 T mUm de longitud de tablestaca.-. 5btenga el módulo de sección re"uerido de las tablestaca:

/. Esco=a una tablestaca "ue tenga un módulo de sección ma!or o igual

al módulo de sección re"uerido de una tabla como la tabla .1

(péndice ).

!AR'&EROS.

%os largueros se tratan como miembros hori#ontales continuos si se

empalman apropiadamente. En forma conservadora, también se tratan

como si estuviesen articulados en los puntales.

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-@

E'$A!A$%NE" $%N TAL


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-

3e denomina Bdesli#amientoC, a la rotura ! despla#amiento del suelo

situado deba=o de un talud, "ue origina un movimiento hacia aba=o ! hacia

fuera de toda la masa "ue participa del mismo. %os desli#amientos pueden

producirse de diferentes maneras+ es decir, en forma lenta o r&pida, con o

sin provocación aparente. Veneralmente se presentan como consecuencias

de socavaciones en el pie del talud. 3in embargo en otros casos la falla se

produce por desintegración gradual de la estructura del suelo, aumento de

las presiones intersticiales ! debido a ltraciones de agua.

%os tipos de fallas m&s comunes son (esli)a*ientos super+ciales,*ovi*iento (e cuerpo (el talu(, ,u-os ! licuación.

.(. #esli6amientos superciales.

ual"uier talud est& su=eto a fuer#as naturales "ue tienden a hacer "ue las

partículas ! porciones de suelo próimas a su frontera deslicen hacia aba=o.

3e reere esta falla al proceso m&s o menos continuo ! por lo general lento,de desli#amiento ladera aba=o "ue se presenta en la #ona supercial de

algunas laderas naturales. 3uele involucrar a grandes &reas ! el movimiento

supercial se produce seg$n la transición brusca entre la parte supercial

móvil ! las masas inmóviles m&s profundas. 9o se puede hablar de una

supercie de desli#amiento.

Eisten dos clases de desli#amientos:

El estacional "ue afecta solo a la corte#a supercial de la ladera "ue sufre

la in'uencia de los cambios clim&ticos en forma de epansiones !

contracciones térmicas o por humedecimiento ! secado. El Masivo, "ue afecta las capas de tierra m&s profundas, no interesadas por

los efectos ambientales ! "ue como consecuencia sólo se puede atribuir al

efecto gravitacional.

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-?

El primero en ma!or o menor grado siempre eiste, variando su intensidad

seg$n la época del año+ en cambio en el segundo los movimientos son

pr&cticamente constantes.

.+. )ovimiento del $uerpo del Talud.

Puede ocurrir en taludes movimientos bruscos "ue afecten a masa

considerables de suelos, de supercies de falla "ue penetren en su cuerpo.

Estos fenómenos reciben com$nmente el nombre de desli#amientos de

tierras. 3e considera "ue la supercie de falla se forma cuando en la #ona

act$an esfuer#os cortantes "ue sobrepasan la resistencia al corte del

material. consecuencia de ello viene la ruptura del mismo, con la

formación de una supercie de desli#amiento a lo largo de la cual se

produce la falla.

.+.(.Falla rotacional.

En primer lugar se dene una supercie de falla curva, a lo largo de la cual

ocurre el movimiento del talud. Esta supercie forma una tra#a con el plano

del papel "ue puede asimilarse, por facilidad ! sin ma!or error a una

circunferencia, aun"ue pueden eistir formas algo diferentes en la "ue por

lo general in'u!e la secuencia geológica local, el perl estratigr&co ! la

naturale#a de los materiales. Estas fallas son llamadas de rotación.

Este tipo de fallas ocurre por lo general en materiales arcillosos

homogéneos en suelos cu!o comportamiento mec&nico este regido

b&sicamente por su fracción arcillosa. En general afectan a #onas

relativamente profundas del talud, siendo esta profundidad ma!or cuanto

ma!or sea la pendiente.


41/110

/A

%as fallas por rotación se denominan seg$n donde pasa el etremo de la

masa "ue rota. Puede presentarse pasando la supercie de falla por el

cuerpo del talud (falla local), por el pie o adelante del mismo afectando al

terreno en "ue el talud se apo!a (falla de base). abe señalar "ue la

supercie de este $ltimo tipo de falla puede profundi#arse hasta llegar a un

estrato m&s resistente o m&s rme de donde se encuentra el talud,

provocando en este punto un límite en la supercie de falla.

.+.+.Falla traslacional.

Estas fallas por lo general consisten en movimientos traslacionales

importantes del cuerpo del talud sobre supercies de fallas b&sicamente

planas, asociadas a la presencia de estratos poco resistentes locali#ados a

poca profundidad del talud.

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/1

%a supercie de falla se desarrolla en forma paralela al estrato débil ! se

remata en sus etremos con supercies curvas "ue llegan al eterior

formando agrietamientos.

%os estratos débiles "ue favorecen estas fallas son por lo com$n de arcillas

blandas o de arenas nas o limos no pl&sticos sueltos. on mucha

frecuencia la debilidad del estrato est& ligada a elevadas presiones de poro

en el agua contenida en las arcillas o a fenómenos de elevación de presión

de agua contenida en las arcillas, o de agua en estratos de arena (acuíferos)

en este sentido. %as fallas pueden estar ligadas también al calendario de lastemporadas de lluvia de la región.

%as fallas de material en blo"ue muchas veces est&n asociadas a

discontinuidades ! fracturas de los materiales "ue forman un corte, siempre

en aumento al efecto del estrato débil sub!acente.

%as fallas de una fran=a supercial son típicas de laderas naturales,formadas por materiales arcillosos producto de la meteori#ación de las

deformaciones originales.


43/110

/

.. Flu,os.

Este tipo de falla consiste en movimientos m&s o menos r&pidos de #onas

locali#adas de un corte de manera "ue el movimiento en sí ! la distribución

aparente de las velocidades ! los despla#amientos seme=an el 'uir de un

lí"uido viscoso. 9o eiste en si una supercie de falla !a "ue ésta se

desarrolla en un lapso mu! breve al inicio del fenómeno.

Estas fallas pueden ocurrir en cual"uier formación no cementada, desde

fragmentos de rocas hasta arcillas francas+ suceden tanto en materiales

secos como h$medos. Muchos 'u=os r&pidos en materiales secos ocurren

asociados a fenómenos de presión de aire, en los "ue éste =uega un papel

an&logo al del agua en los fenómenos de licuación de suelos. 5tros 'u=os en

suelos mu! h$medos son verdaderos procesos de licuación.

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/-

./. Falla por licuación.

Estas fallas se dan cuando en la #ona del desli#amiento el suelo pasa

r&pidamente de una condición m&s o menos rme a la correspondiente a

una suspensión, con pérdida total de resistencia al esfuer#o cortante. El

fenómeno puede ocurrir tanto en arcilla etraJsensitivas como en arenas

poco compactas.

/. Análisis de un talud de e1cavación practicado en arcillas

blandas saturadas.

En la gura mostrada se aprecia el caso de una ecavación reali#ada en una

arcilla saturada ! blanda.

%uego se observa "ue la presión de poro en un punto BPC de la supercie

hipotética de desli#amiento tiende a disminuir durante la ecavación (b).

*espués esta presión aumenta con epansión de la arcilla hasta un valor

constante, "ue depender& de las condiciones de 'u=o de agua en el talud

pero "ue en general es menor "ue la presión "ue había en el agua antes de

reali#ar la ecavación.


45/110

//

En la parte (c) de la gura se muestra la variación de las condiciones de

estabilidad del talud de la ecavación con el tiempo. *urante el periodo de

construcción las condiciones empeoran por el aumento "ue ocurre en el

esfuer#o cortante medio actuante, mientras la resistencia no ha tenido

tiempo de cambiar (el esfuer#o cortante medio aumenta como consecuencia

de la ecavación, "ue va formando un talud allí donde antes el terreno era

hori#ontal ! no había ning$n esfuer#o cortante actuante), pero ahora,

durante el tiempo "ue sigue al nal de la construcción, la resistencia del

suelo sigue disminu!endo por el efecto del aumento de la presión del poro !

la correspondiente epansión del suelo+ por lo "ue, a pesar de "ue una ve#

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/0

terminada la ecavación el esfuer#o cortante medio actuante !a no cambia,

las condiciones de estabilidad siguen empeorando. %a condición a largo

pla#o "ue se alcance, cuando se llegue a la presión de poro ma!or a la "ue

ha!a de llegar el suelo, es ahora evidentemente el momento crítico ! la

condición de diseño.

Por lo tanto la condición crítica se presenta a largo pla#o, cuando las

presiones de poro se han adaptado o bien a una condición est&tica o a una

de 'u=o establecido. *ebe hacerse un an&lisis basado en los par&metros de

resistencia de pruebas con drena=e (lenta) ! en términos de esfuer#osefectivos.

3i se trata de ecavaciones provisionales (de vida corta) tales como las "ue

se reali#an para cimentaciones, cabe hacer un an&lisis considerando el

momento al n de la ecavación como el crítico, efectuando el c&lculo de

estabilidad con los par&metros provenientes de una prueba r&pida ! con

base en esfuer#os totales (φ N A, c distinto A).

3i un depósito de arcilla tiene una estructura m&s permeable, debe tenerse

especial cuidado en el diseño de ecavaciones temporales ! cortes. %a

presencia de la estructura permeable permite una disipación m&s r&pida del

eceso de presión intersticial+ por ende, la condición a largo pla#o puede

establecerse en meses en ve# de en años. Por consiguiente, en tales casos

podría ser prudente diseñar la ecavación temporal ! cortes bas&ndose en

las condiciones a largo pla#o.

En general, en un talud en corte en arcilla debe estudiarse la estabilidad a

corto ! a largo pla#o. 3e eaminar& en primer lugar la estabilidad a largo

pla#o. Este an&lisis se reali#a en términos de esfuer#os efectivos, el cual

permitir& deducir directamente el factor de seguridad a corto pla#o.


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/2

dem&s, la estabilidad de un talud con un suelo puramente friccionante, tal

como una arena limpia en el cual se desarrolla fricción, ! para garanti#ar su

estabilidad, bastar& en "ue el &ngulo del talud sea menor "ue el &ngulo de

fricción interna de la arena, "ue en un material suelto, seco ! limpio se

acercar& mucho al &ngulo de reposo. Por lo tanto su condición límite de

estabilidad es, simplemente: α N φ.

3in embargo, si el &ngulo Bα” es mu! próimo a Bφ”, los granos de arena

próimos a la frontera del talud, no su=etos a ning$n connamiento

importante, "uedar&n en una condición próima a la de desli#amientoincipiente, "ue no es deseable por ser el talud mu! f&cilmente erosionable

por el viento o el agua. Por ello es recomendable "ue en la pr&ctica Bα” sea

algo menor "ue Bφ”. %a eperiencia ha demostrado "ue si se dene un factor

de seguridad entre los valores de Bα” ! Bφ”, basta "ue dicho factor tenga un

valor del oren de 1.1 ó 1. para "ue la erosionabilidad supercial no sea

ecesiva.

En la gura siguiente se muestran los métodos usados en el an&lisis de la

estabilidad de taludes. 3on los llamados *éto(os (e e/uili0rio l1*ite.

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/@

;a=o el título genérico de Méto(o Sueco, se comprenden todos los

procedimientos de an&lisis de estabilidad respecto a las fallas de rotación,

en los "ue se considera "ue la supercie de falla es un cilindro, cu!a tra#a

con el plano en el "ue se calcula es un arco de circunferencia. En el an&lisis

de suelos Bpuramente cohesivosC ! con Bcohesión ! fricciónC, se cumple

"ue:

*onde:

%a determinación del factor de seguridad es fundamental en el estudio de la

estabilidad de taludes. %a eperiencia permite considerar un valor de 1.0


49/110

/

como un valor de 7.3. compatible con una estabilidad practica ra#onable.

*ebe, pues, de cumplirse para la supercie hipotética seleccionada, "ue:

0. Es=uemas de estabili6ación de taludes y desli6amientos en

e1cavaciones.

omo se comentó, los taludes de ecavación sufren características !

aspectos críticos al nal de la construcción, a largo pla#o ! por desembalse

r&pido !, ante tales condiciones, es necesario disponer de métodos de

estabili#ación "ue prote=an el talud ! eviten desli#amientos. En la gura se

muestran ciertos métodos aplicables.

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/?

""TE)A" #E A4AT)ENT% #EL N!EL FRE>T$%.

(. *eneralidades.

lgunas obras de ingeniería como en el caso de edicios con sótano o de

alguna obra subterr&nea, se necesitan ecavaciones ba=o el nivel fre&tico.

Para reali#ar estos tipos de obras es necesario el abatimiento del nivel

fre&tico por deba=o del nivel de desplante para prevenir la erosión, fallas de

taludes, disminuir la presión sobre elementos de soporte ! conseguir

condiciones de traba=o en seco.

El agua del suelo debe mane=arse por medio de un sistema de bombeo

adecuado al tamaño ! profundidad de la ecavación ! el tipo de suelo.

+. Flu,o de aua en suelos.+.(. &ermeabilidad en los suelos.


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0A

Podemos suponer "ue el agua al ltrar a través del suelo, lo hace siguiendo

un cierto ordenamiento gobernado particularmente por la gravedad ! la

permeabilidad del suelo. %a permeabilidad representa la rapide# con la "ue

el agua se mueve a través del suelo ba=o gradiente hidr&ulico unitario. Para

un 'u=o laminar de acuerdo con la le! de *arc!, se tiene:

*onde:

F: coeciente de permeabilidad+

i: gradiente hidr&ulico "ue corresponde a la pérdida de carga por unidad de longitud en el

tra!ecto del 'u=o+

El coeciente de permeabilidad también puede denirse como:

*onde:

W: permeabilidad especíca, depende del tamaño ! forma de los granos ! la porosidad+

X: viscosidad del agua "ue es función de la temperatura.

3i consideramos un elemento innitesimal de masa su=eto a ltración, la

velocidad de agua "ue entra ! sale del elemento puede representarse

vectorialmente+ sin embargo, si no eiste pérdida de carga, por continuidad

del 'u=o el agua "ue entra debe ser igual al agua "ue sale como se muestra

en la 7ig. (/.1).

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01

7igura (/.1) 7lu=o de agua a través de un elemento.

3uponiendo "ue la permeabilidad es constante ! reali#ando algunos

procesos matem&ticos "ue en éste traba=o omitiremos, podemos escribir la

ecuación b&sica del 'u=o laminar en el suelo de la siguiente manera:

Est& ecuación representa el 'u=o de agua en un caso particular. 3i

consideramos "ue B3C (grado de saturación) ! BeC (relación de vacío) son

constantes, se obtiene la condición de un 'u=o establecido.

: coecientes de permeabilidad en las direcciones BC e B!C

respectivamente.


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0

En la tabla /.1 se presentan valores típicos de coecientes de permeabilidad

tanto de suelos granulares, como en suelos nos ! me#clas de ellos.

abla /.1: oecientes de permeabilidad típicos.

+.+. Redes de ?u,o.

Ina red de 'u=o es un sistema formado por dos familias de líneas+ la línea

de 'u=o ! la correspondiente a las líneas e"uipotenciales.

Para el caso de un suelo isotrópico puede demostrarse por consideraciones

físicas ! matem&ticas "ue éstas dos familias de líneas, es decir, las líneas de

'u=o ! las e"uipotenciales, son ortogonales entre sí.

*e lo anterior podemos decir "ue una red de 'u=o "uedar& determinada una

ve# "ue se ha!an establecido las líneas de 'u=o ! las e"uipotenciales.

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0-

7ig. (/.): 4ed de 'u=o de agua.

Ina red de 'u=o mostrada en la gura /. resulta formada por rect&ngulos

curvilíneos. %a solución de la ltración en base de la red de 'u=o se basa en

un método simplicado+ es decir, en base de las guras comprometidas, dos

pares de líneas de 'u=o ! líneas e"uipotenciales ser&n aproimadamente

cuadradas.

Para facilitar el tra#o de las redes de 'u=o se considera "ue 3 nU%n N 1, donde

B3C ! B%C son las dimensiones de los cuadrados curvilíneos.

ambién debemos considerar el valor de B ΔhC resulta igual a la caída de

potencial total, dividida entre el n$mero de caídas e"uipotenciales:


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0/

El gasto total correspondiente a una red de 'u=o, resulta igual al gasto de un

canal multiplicado por el n$mero de canales:

Ina ve# tra#ada la red de 'u=o, es posible determinar en cada punto, las

siguientes propiedades:

%a presión hidr&ulica:

El gradiente hidr&ulico: %a velocidad (*arc!) de la corriente en el conducto:

El gasto:

El coeciente dene el valor característico de la red de 'u=o.

En la BFig. 2.3C se presenta un e=emplo de aplicación "ue corresponde a una

ecavación limitada por dos tablestacas impermeables. En este caso, el

perímetro de las tablestacas dene una línea de frontera de 'u=o ! la base

impermeable otra frontera. %os planos hori#ontales hacia cada una de las

tablestacas son líneas e"uipotenciales.

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00

7ig. /.-: 4ed de 'u=o para una ecavación limitada por tablestacas

impermeables.

Podemos observar "ue tenemos ? líneas e"uipotenciales ! líneas de 'u=o.

Itili#ando un coeciente de permeabilidad adecuado podremos determinar

la posible eistencia de una falla de fondo por supresión.

+.. Análisis de rupos de po6o.

In po#o es un 'u=o hori#ontal a través de un estrato permeable, connado

por estratos impermeables, como se muestra en la BFig. 2.2C+ por lo tanto

ha! "ue conocer las condiciones de 'u=o ! las presiones hidr&ulicas para

prevenir falla en la estabilidad de las ecavaciones. ambién es necesario

evaluar los gastos ! programar el bombeo necesario.


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02

7ig. /./: 7lu=o de agua hori#ontal en un acuífero connado.

%a descarga total del grupo de po#os es:

*onde:

*: espesor del estrato permeable+

35: nivel del agua dentro del po#o (abatimiento).

Este mismo procedimiento se puede utili#ar para el estudio de un grupo de

po#os mediante por medio de las redes de 'u=o, siempre ! cuando se

determine el valor de B45C correspondiente a la línea e"uipotencial de

frontera, "ue se considera permanece sin afectaciones durante el bombeo

reali#ado en los po#os.

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0@

7ig. /.0: *eterminación de radio e"uivalente aproimado.

a) Para sistemas circulares. b) Para sistemas rectangulares.

En algunos casos podemos considerar "ue un grupo de po#os act$a como

un solo po#o de radio BrgC. Esta aplicación es de gran utilidad para un

sistema de po#os circulares espaciados entre sí. En el caso de sistemas de

po#os rectangulares se lo puede resolver como un grupo de po#os circular

de &rea igual a la envolvente de los po#os como se muestra en la B7ig. /.0C,

! obteniendo:

5tros an&lisis preeren considerar "ue un sistema rectangular act$a como

un sistema circular como el mismo perímetro.

+./. Flu,o de aua en e1cavaciones.


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0

l ecavar ba=o el nivel fre&tico ocurren dos fenómenos:

1.J *isminución de los esfuer#os totales por la descarga de suelo ecavado,

"ue genera una disminución de esfuer#os efectivos ! de la presión de poros,

considerando "ue se va ecavando sin cambio de volumen+ eiste un efecto

de succión.

.J endencia al 'u=o por la diferencia de niveles de agua entre el interior de

la ecavación ! el suelo circundante.

*e esta manera se producen dos gradientes "ue tienden a disminuir los

esfuer#os efectivos debidos a la succión por descarga ! a la diferencia de

niveles de agua. *ependiendo de la permeabilidad del suelo ! la geometría

de la ecavación, se desarrolla un 'u=o para restablecer la condición

hidrost&tica, durante el cual aumenta el contenido de agua ! disminu!e el

esfuer#o efectivo.

El ob=etivo del bombeo consiste en etraer el agua libre de la masa del

suelo, mientras permane#ca abierta la ecavación, para evitar eventuales

condiciones de inestabilidad ! deformaciones ecesivas.

. E1tracción de aua en los suelos..(. E1tracción de aua en suelos arenosos.

*ebido a la alta permeabilidad de los suelos granulares, el 'u=o se establece

de forma inmediata+ por lo "ue el bombeo en este tipo de suelos se diseña

para controlar el gasto de agua "ue se ltra hacia la ecavación. Esto se

reali#a para evitar fuer#as de ltración ascendentes ! también para "ue el

lugar de traba=o se mantenga en seco.

%a instalación de instrumentación es necesaria para medir la carga

hidr&ulica en un acuífero ! evaluar el rendimiento de un sistema de

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0?

abastecimiento. Para esta evaluación se utili#a pie#ómetros ! po#os de

observación. on el pie#ómetro se miden presiones, mientras "ue con el

po#o de observación se determina el nivel fre&tico en un acuífero libre.

Para la instalación de instrumentos de medidas es necesario "ue se cono#ca

la estratigrafía de la #ona, para no colocar instrumentos inadecuados !

obtener información poco factible.

nstrumentación en arenas.

%os pie#ómetros "ue se utili#an en suelos arenosos son de tipo abierto ! se

pueden instalar en una perforación previa (pie#ómetro tipo asagrande) o

hincados (puntas pie#ométrica).

%ie)ó*etro a0ierto en per4oración previa.5

onsta de un tubo vertical de PY o met&lico de 1.- cm de di&metro, con coples

cementados ! una celda permeable en su parte inferior. Esta celda es un tubo de

PY de /. cm de di&metro ! -A cm de altura, con ranuras hori#ontales de 1 mm

"ue permite el paso del agua (BFig. 2.6C). 3e acostumbra llenar la celda permeable

con arena de partículas ma!ores de mm, usualmente se coloca un ltro o una

malla mu! na para connar la arena de la celda.


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2A

7ig. /.2: Pie#ómetro abierto.

Estos pie#ómetros se instalan en perforaciones verticales de / pulgadas de

di&metro, como lo indica la BFig. 2.6 0C. El pie#ómetro debidamente ensamblado secoloca dentro del po#o, asent&ndolo en arena bien graduada previamente vertida al

fondo. En la parte superior de la tubería se coloca un tapón, roscado o débilmente

cementado, con una pe"ueña perforación para "ue el aire entrampado pueda salir.

Es necesario vaciar gradualmente arena dentro del po#o hasta -A cm por arriba del

bulbo. 3e agrega bentonita para sellar un tramo de un metro, para impedir la

intercomunicación con otros acuíferos. El resto del po#o se rellena con lodo arcilloso.

%ie)ó*etro a0ierto hinca(o.5

Est& integrado por: a) tubo de cobre de 0U pulgadas de di&metro ! -A cm de

longitud, con perforaciones de 0 mm, forrado con ltro permeables. b) ubo de

hierro galvani#ado de Z pulgadas de di&metros en tramos de 1 m con coples, ! c)

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21

punta cónica de acero de .@ cm de di&metro con sello temporal de silicón al tubo

galvani#ado (BFig. 2.7C).

7ig. /.@: Punta Pie#ométrica.

Actividades para la instalación@

Perforar manualmente con barrena helicoidal o con perforadora mec&nica hasta un

metro arriba de la profundidad de instalación. Hincar el pie#ómetro en el suelo en la

posición cerrada (BFig. 2.7 aC).

8ntroducir en el pie#ómetro una barra auiliar de acero de -U pulgadas de di&metro,

en tramos de 1.0 m con cuerda, para formar una columna continua. continuación

verter agua hasta igualar el nivel en el interior del tubo (9) con el nivel fre&tico

(97).

Enseguida con la barra auiliar, empu=ar a presión la punta de la celda permeable, o

bien golpear con los impactos de un martillo hasta abrir el pie#ómetro A cm.

Etraer la barra de acero ! agregar agua de manera "ue el nivel interior del tubo no


63/110

2

cambie bruscamente, sino "ue mantenga cerca o por arriba del nivel fre&tico+ éste

nivel tender& a su posición de e"uilibrio (BFig. 2.8C).

7ig. /.: 8nstalación de punta pie#ométrica hincada.

El nivel del agua dentro del tubo se determina con una sonda eléctrica, cu!as

lecturas resultan mu! conables. %a posibilidad de instalarlos manualmente los

hace particularmente $tiles para colocarlos en sitios de acceso difícil.

Tu0o (e o0servación (el nivel 4reático.5

Permite observar la posición del nivel fre&tico, así como su variación en los periodos

de lluvias ! se"uía. ambién permite determinar el abatimiento de este nivel

durante una prueba de bombeo o por el funcionamiento de un sistema de

abatimiento. El tubo es un ducto instalado dentro de una perforación, "ue se

profundi#a por lo menos un metro por deba=o del nivel fre&tico o del nivel del

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2-

abatimiento previsto+ su parte inferior es permeable para permitir la entrada del

agua ! la parte superior es sellada para evitar "ue el agua supercial entre al tubo,

como se muestra en la BFig. 2.9C.

7ig. /.?: ubo de 5bservación.

.+. E1tracción de aua en suelos nos.

%os suelos arcillosos frecuentemente presentan microJsuramiento, así

como intercalaciones de delgados estratos arenosos de ma!or

permeabilidad+ por lo tanto el bombeo se reali#a para etraer el agua libre !

evitar "ue la microsuras se activen, ! disminuir la modicación de

esfuer#os efectivos por cambios en la humedad de los suelos nos.

nstrumentación en arcilla.


65/110

2/

Para medir presión de poro en arcillas deben utili#arse pie#ómetros

neum&ticos, "ue permiten medir directamente la presión. 3in embargo, si se

reali#a un abatimiento en un estrato arenoso intercalado, en este $ltimo se

deben instalar pie#ómetros abiertos para conocer la presión durante la

ecavación. El procedimiento de instalación es similar al indicado para

pie#ómetros abiertos instalados con perforación previa. %a presión "ue

e=erce el agua se determina e"uilibr&ndola con aire, valiéndose de un

sistema de presión controlada (BFig. 2.;C).

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20

7ig. /.1A: Pie#ómetro 9eum&tico.

/. #ise5o de sistemas de bombeo./.(. &ruebas de bombeo.

*ebido al costo "ue puede generar la reali#ación de una prueba de bombeo

"ueda totalmente =usticada una prueba de este tipo cuando el abatimiento

representa un problema potencial para el costo del pro!ecto.

Ina prueba de bombeo es parte del estudio geotécnico ! para su

programación debe tenerse un conocimiento completo de las condiciones

estratigr&cas, los niveles de agua ! los ensa!os de laboratorio. 3e debe

tener información respecto a abatimientos previos reali#ados en el &rea, de

po#os para abastecimiento de agua, o de la hidrología de la supercie.

on la información disponible ! considerando el abatimiento del nivel

fre&tico re"uerido para el pro!ecto, se puede determinar la capacidad

aproimada de bombeo en el po#o. ambién podemos considerar los

siguientes aspectos:

Tipo (e 0o*0a a(ecua(a. Para el caso de suelos arenosos se utili#an

bombas sumergibles, ! en suelos nos se preeren bombas de

e!ector. Seleccionar el (iá*etro (el A(e*e a(ecua(o, para admitir una

bomba del tamaño necesario. El po#o deber& penetrar todos losestratos "ue afectar& el bombeo durante el abatimiento.

#uración (el a0ati*iento en la prue0a < (e la recuperación. El

bombeo durante la prueba debe mantenerse el tiempo suciente

para denir el patrón de abatimiento característico del acuífero+ es

decir, "ue se enlace una condición de 'u=o establecido.

3eg$n Dalton:


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22

*onde:

b: tiempo de bombeo dado en minutos.

r: distancia del po#o de bombeo al po#o de observación considerado (pies).

: transmisibilidad del acuífero, en galonesUdíaUpie.

3: coeciente de almacenamiento. Para acuíferos libres es igual a A. !para acuíferos connados varía de A.AAA0 a A.AA1.

*ebe tomarse en cuenta "ue esta relación es aplicable a un acuífero ideal.

Veneralmente el tiempo de abatimiento re"uerido varía desde unos minutos

para acuíferos connados ! de varios días para acuíferos libres. 3e puede

adoptar un periodo de prueba de / horas para un acuífero connado ! de @días para un acuífero abierto.

El bombeo puede ser suspendido cuando alcan#a una condición de

e"uilibrio+ en ocasiones se presentan e"uilibrios aparentes en acuíferos

abiertos, en cu!o caso la prueba debe continuar hasta alcan#ar un e"uilibrio

real.

*espués de suspender el bombeo, deben registrarse los niveles del agua en

los instrumentos durante la recuperación. %os datos de recuperación son

signicativos aproimadamente durante un lapso del 2AL del tiempo de

bombeo.

Análisis de los resultados.-

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2@

on los datos obtenidos durante la prueba ! debidamente ordenados, se

preparan gr&cas con el tiempo en la escala hori#ontal (logarítmica) ! el

abatimiento o la recuperación en la escala vertical (aritmética). *ebe

anotarse cual"uier observación registrada durante la prueba+ de tal manera

"ue puedan interpretarse los efectos a=enos a la misma.

3e deben seleccionar los datos m&s representativos para obtener el gasto !

la permeabilidad.

*ebemos notar "ue la fórmula general corresponde a un acuífero ideal+ para

lo cual estas gr&cas resultan pr&cticamente rectas. Para el caso de un

acuífero real las curvas presentan una ligera distorsión. onsiderando un

an&lisis cuidadoso de las gr&cas, los par&metros para el diseño del

abatimiento pueden deducirse con precisión suciente.

En la BFig. 2.C se presentan curvas hipotéticas para ilustrar desviaciones

de la recta ideal. Este tipo de gr&ca sirve para una interpretación m&scercana a la realidad, obteniéndose así par&metros m&s conables.


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2

7ig. /.11: urvas de abatimiento vs. %og del tiempo, en un acuífero

connado "ue muestra el efecto de una recarga ! de una frontera (;arrera).

7ig. /.1: urva de abatimiento vs. %og del radio BrC, "ue muestra el efecto

de una recarga.

/.+. #ise5o de sistemas de bombeo.

Ina bomba es un dispositivo mec&nico relativamente sencillo, cu!o

comportamiento debe ser predecible ! conable. Muchas de las dicultades

en los traba=os de abatimiento de nivel fre&tico pueden ser atribuidas a las

bombas+ ello se debe en general, a usos inadecuados, instalaciones

inapropiadas, o a operación ! mantenimiento e"uivocados.

Ina bomba para reali#ar abatimiento de nivel fre&tico, debe ser

seleccionada con una capacidad ma!or a la del traba=o normal "ue va a

reali#ar. Para abatimiento de nivel fre&tico en ecavaciones se han

desarrollado varios tipos de bomba, "ue se describen a continuación:

Bombas sumergibles (tipo – becerro).-

Esta bomba ofrece venta=as para el mane=o de c&rcamos ! po#os poco

profundos, con unidades de potencia desde una fracción hasta 1AA HP para

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2?

corriente directa o trif&sica. %a ma!oría de los modelos pueden mane=ar

pe"ueños sólidos en suspensión. En el caso "ue estas cantidades sean

signicativas, puede producir pérdida de su capacidad ! hasta daños en el

e"uipo. Por esta ra#ón es necesario construir adecuadamente los c&rcamos

o po#os+ como las unidades son robustas es necesario po#os de gran

di&metro.

Bombas de pozos – puntas (well point).-

Este tipo de bomba consta de una unidad centrífuga, una unidad de vacío !

una c&mara con v&lvula 'otante. %a bomba de vacío proporciona sellado

continuo a la unidad+ lo cual es esencial para el buen comportamiento de un

sistema de abatimiento tipo =ell point . Es indispensable "ue su carga de

succión positiva neta sea sucientemente ba=a para la aplicación "ue se

re"uiere.

Bombas de tipo eyector.-

3e utili#an particularmente en suelos nos, en los "ue se re"uieren un

bombeo de vol$menes reducidos de agua ! donde la ba=a eciencia de los

e!ectores no es una desventa=a. Por sus características desarrolla un alto

vacío+ si la columna del ltro en el po#o se sella con bentonita, el vacío se

trasmite al suelo, acelerando el drena=e de los suelos nos interJ

estraticados con capas m&s permeables, aumentado la resistencia al corte

del suelo.

El costo de los e!ectores es signicativamente menor "ue los po#os

profundos, por lo "ue pueden usarse económicamente en espaciamiento

cerrados cuando las condiciones del suelo son adecuadas.


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@A

El principio del funcionamiento del e!ector ! las características de la

instalación de un po#o de bombeo se observan en la BFig. 2.3C.

Fi. /.(: aracterísticas de la instalación de un po#o de bombeo.

/.. #iaramas de operación de bombas.

Para determinar la potencia de las bombas es necesario determinar el valor

de carga din&mica total (*), "ue es la suma de todos los incrementos de

energía "ue recibe el agua, por lo tanto tenemos "ue:

%a carga de velocidad se calcula en el punto de m&ima velocidad con la

epresión:

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@1

Podemos observar en la BFig. 2.2C el c&lculo de B*C para varias

aplicaciones de bombeo. l seleccionar bombas para abatimiento, debe

aumentarse un 1AL a 10L a la B*C, para permitir "ue la bomba traba=e

en condiciones no for#adas.


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@

7ig. /.1/: &lculo de la carga din&mica total (*).

%a potencia de operación BP5C es la cantidad de energía en caballos de

fuer#a (HP) "ue se debe suministrar a la bomba para asegurar un correcto

funcionamiento, donde:

/./. Tuberas y arrelos de los e=uipos.

%as tuberías para sistemas de abatimiento se fabrican en diferentes

materiales+ por lo tanto, para la elección debe considerarse algunos

aspectos tales como "ue la ma!oría de los sistemas de abatimiento son

temporales, deben ser resistentes al mane=o normal del traba=o, diseñadas

para la instalación ! desmonta=e de la misma varias veces. En el caso "ue el

agua sea corrosiva, la tubería debe ser resistente a esa agresión.

%a tubería de hierro es mu! resistente ! soporta m$ltiples usos, tiene un

peso adecuado ! f&cilmente se puede soldar en la obra+ sin embargo, es

sensible al agua corrosiva ! agresiva. %as tuberías en PY son com$nmente

utili#adas para traba=os de abatimiento por su ba=o costo ! su peso ligero.

3in embargo, es mu! fr&gil ! no puede mane=arse con los mismos

procedimientos de una tubería de hierro+ por lo tanto, debe esperarse rotura

en los tubos cuando se instala ! se desmonta frecuentemente.

En algunos casos ! por las condiciones propias de obras donde se instalan

po#os es frecuente el uso de mangueras a partir de la salida del po#o, por

"ue facilitan su movimiento de acuerdo con las necesidades de los traba=os

de ecavación, pero es necesario tomar en cuenta la presión de operación

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@-

de los sistemas de bombeo ! utili#ar mangueras tramadas para la

conducción del agua a presión.

Es importante tomar en cuenta "ue las líneas de descarga pueden contener

cantidades apreciables de aire+ por lo tanto, se necesita v&lvulas adecuadas

para permitir la eliminación autom&tica del aire. %a BFig. 2.>C muestra la

locali#ación apropiada para v&lvulas de eliminación de aire o respiraderos.

Fi. /.(0: *istribución típica de v&lvulas autom&ticas de etracción de aire

(respiraderos).

0. Electroósmosis.

Es de mucho valor e importancia para los sistemas de bombeo contar con

un tablero o panel para la instalación eléctrica con interruptores,

arrancadores ! coneiones debidamente señalados. Es necesario un sistema

de emergencias para fallas de suministros de energía eléctrica, como una

planta o generador eléctrico de motor a gasolina, !a "ue algunas

interrupciones prolongadas pueden poner en peligro la ecavación por"ue la

falta de bombeo permite la recuperación del nivel fre&tico.

0.(. ntroducción.


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@/

El fenómeno de la electroósmosis es el medio "ue produce movimiento de

las moléculas de agua inducido por un campo eléctrico en un medio poroso+

cada poro del material se considera como un capilar "ue est& en contacto

con una solución de agua "ue contiene iones. %as supercies porosas de los

materiales del terreno ! así como los utili#ados en la construcción de la

edicación, suelen estar cargados con carga negativa, pero en la proimidad

de los muros se encuentran iones positivos o cationes. Es por esto "ue se

forma una doble capa, "ue se compone de una capa =a correspondiente a

cationes absorbidos por la supercie (el muro) ! de una capa móvil o difusa.

3i se introducen unos electrodos ! se aplica potencia diferencial, la capa

móvil se trasladar& hacia el electrodo negativo o c&todo, llevando consigo

las moléculas de agua+ este movimiento de transporte del agua es lo "ue se

denomina electroós*osis.

Eiste electroósmosis activa ! pasiva. uando se trata de electroósmosis

activa, lo "ue se busca es hacer descender la humedad del muro (la

humedad de capilaridad), usando un campo eléctrico+ para ello, se coloca

una serie de electrodos en el muro "ue se desea secar ! en el terreno, ! se

aplica una diferencia de potencial "ue puede ser continua o en forma de

pulsos intermitentes. %os electrodos son instalados en la pared por

especialistas ! otros electrodos son instalados en el terreno. %os electrodos

instalados en la pared son puestos uno a uno mediante perforaciones "ue

generalmente tienen como profundidad la mitad de la pared, ! el electrodo

puesto en tierra tiene una profundidad de aproimadamente 1,-A metros.

Ina ve# instalados adecuadamente todos los electrodos ! aplicados todos

los materiales necesarios, se aplica un mortero drenante "ue sirva como

desecación de la pared. %a instalación "ueda lista ! mediante un aparato

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@0

electrónico "ue la empresa instaladora suministrara, se aplicar&n impulsos

"ue generen los diferenciales de potencial buscados.

Este cambio en el movimiento de las moléculas de agua se induce mediante

la aplicación de campos electromagnéticos gracias a la instalación de

electrodos en la base de la pared afectada, así como una toma de tierra en

las inmediaciones. %os electrodos, o sondas, colocadas en la parte inferior

de la pared forman el polo positivo, mientras "ue la toma de tierra hace las

veces de polo negativo. *e este modo los iones móviles se van despla#ando

hacia el polo negativo arrastrando con ellos el agua+ la pared se seca poco apoco.

0.+. Aplicaciones.

Ina de las aplicaciones de ésta técnica es en ltraciones de agua

procedente del subsuelo+ ésta sigue una tra!ectoria ascendente del suelo

hacia las paredes, ! luego por el interior de éstas. %a electroósmosis es unprocedimiento "ue busca precisamente invertir el sentido de avance del

agua a través de los poros del material.

l aplicar la electroósmosis a una edicación con humedades procedentes

del subsuelo puede hacerse de forma activa o de forma pasiva. En los

modelos de electroósmosis activa se utili#a un generador eléctrico para

crear una diferencia de potencial entre el polo positivo ! el negativo+ la

ecacia del sistema me=ora notablemente.

%a electroósmosis es una técnica de drena=e del terreno "ue se emplea para

la estabili#ación de arcillas blandas ! limos, aumentando su resistencia por

la reducción de su contenido de humedad, al ser terrenos "ue presentan


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@2

problemas en el achi"ue del agua mediante las técnicas convencionales de

drena=e por sondeos.

&R%$E"%" $%N"TR


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@@

- segurarse de la ubicación de todas las instalaciones del subsuelo

"ue entrañen peligro.- ortar o despla#ar en lo posible estos suministros.- 3i no fuera posible esto, colgarlos.- %impiar el terreno de &rboles, piedras ! dem&s obst&culos.- Yallar ! señali#ar la ecavación.

+. &rocedimientos enerales.- %os desniveles de terreno deben protegerse mediante taludes

apropiados o apuntalamientos.

- Eaminar las propiedades colindantes para detectar:o *efectos estructurales.o sentamientos irregulares.o Vrietas preeistentes.

- omar fotografías ! levantar acta notarial sobre el estado preeistente

de las construcciones ad!acentes.- %as construcciones ad!acentes deben ser apuntaladas para "ue no

asienten ni tengan movimientos laterales.


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@

- 3e debe proteger contra la lluvia:o %os cimientos por socavación.o %as medianeras por ltraciones.

- %os taludes sobre aceras ! calles se deben apuntalar considerando los

vehículos "ue sobre ella circulan.- %os apuntalamientos mu! peligrosos deben estar calculados por un

profesional.- 3e debe constatar "ue:

o %os puntales estén asentados en terreno rme.o %as descargas sean normales al terreno.o %os puntales estén arriostrados entre sí.

- *isponer un espacio para desechar el material de las ecavaciones !

una ruta para su acarreo.- *onde ha!a presencia de humedad los traba=adores deben disponer

de botas ! ropa impermeable.- 9o traba=ar de noche.

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@?

- %os obreros deber&n dar aviso ante cual"uier indicio de debilidad de

los apuntalamientos o taludes.- nte una irregularidad:

o 3eñali#ar el riesgo.o Evacuar la ecavación.o veriguar las causas.o 4ecalcular las entibaciones.

. "istema de contención rido..(. )uro &antalla.

Tipos de muro pantalla.

%as técnicas de construcción de Muros Pantalla han sido un campo fértil

para la capacidad de innovar, tanto en lo referente a e"uipo de ecavación

como en los detalles constructivos. En cuanto al procedimiento de

construcción, se han seguido diferentes soluciones a través de varios tipos

de muros:

o Muro Pantalla convencional hormigonado en el lugar.o Muro *iafragma reali#ado con pie#as prefabricadas con avance

modular.o Muro *iafragma reali#ado con pie#as prefabricadas con avance

continuo.o Muro Esbelto.

.(.(.#escripción del proceso constructivo.

a; $onstrucción de )uro 7ormionado en el luar.-

%a construcción de los muros hormigonados en el lugar tienen reglas

generales "ue sirven para asegurar "ue se alcance la seguridad necesaria

para su empleo como muro estructural. 3e identica como tablero a un

tramo de #an=a "ue se profundi#a con una m&"uina ecavadora vertical,

colocada en tres posiciones para alcan#ar una longitud hori#ontal típica de


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A

unos 2 metros de profundidad re"uerida. En cuanto el ancho, primero el de

la ecavación ! después del muro terminado, usualmente es de 2A a A cm.

b; $onstrucción del muro con avance modular.-

%a empresa francesa B;ach!C desarrolló la técnica pionera de colocación de

muros prefabricados. %a ecavación de la #an=a se estabili#a inicialmente

con lodo arcilloso o bentonítico. Ese lodo, previamente a la colocación de los

prehormigonados de concreto, se sustitu!e con lodo fraguante. %as pie#as

preJhormigonadas son unas secuencia de pie#as verticales de concreto

ensambladas mediante un gancho de acero ! placas guías también de

acero. Ina ve# colocadas todas las pie#as, el lodo fraguante endurece hasta

alcan#ar una resistencia similar a la del subJsuelo para soportar ! connar al

muro en su posición. El avance de ecavación de estos muros se lo hace en

#ig#ag+ de esta manera, se logra la colocación continua de las pie#as

prefabricadas ! se aprovecha al e"uipo de construcción el ma!or tiempo

posible.

c; $onstrucción del muro con avance continuo.-

Esta ingeniosa técnica desarrollada en 7rancia por la empresa B3oletanche

(1?@A)C con el nombre de parasol, permite lograr un procedimiento continuo

con avances de ecavación largos ! aprovechamiento m&imo del e"uipo de

construcción. %a capacidad estabili#adora de los lodos fraguantes est&

basada en su ma!or densidad, "ue permite ecavaciones seguras de gran

longitud, haciendo factible separar el proceso de la ecavación de la #an=a !

el de colocación de las pie#as prefabricadas. [sta es la esencia de la técnica

B3oletancheC, "ue conlleva a un procedimiento m&s ordenado ! eciente.

d; )uros esbeltos.-

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1

3e dene como muro Mil&n esbelto a"uel cu!o espesor es de -A a /0 cm.+

estos espesores hasta hace pocos años eran irreali#ables, por"ue se carecía

de la ma"uinaria necesaria para llevar a cavo la ecavación. %a importancia

de poder fabricar muros Mil&n esbeltos lo hace accesible a ma!ores

aplicaciones. En cuanto a la manera de construirlo, es igual a los de tamaño

usual ecepto "ue se re"uiera ma"uinaria adecuada "ue incluso pueda

operar en &reas reducidas.

.(.+.Recomendaciones para el proceso constructivo.

Para la construcción de los muros Mil&n es necesario tener en cuenta ciertas

normas "ue servir&n de mucha a!uda al constructor en el momento de la

e=ecución:

a) %a paredes de la #an=a deben ser estables, tanto ! durante el proceso

de la ecavación como de la colocación del concreto. %o derrumbes

de las paredes producen o"uedades en terreno "ue deben serllenadas por el concreto, alter&ndose así la forma óptima del muro.

b) 3i el producto de los derrumbes se acumula en el fondo de la #an=a !

no es removido antes de colocar el concreto, éste se me#clar& con el

suelo contaminado ! sedimentado en el fondo.c) 3i el derrumbe se produce durante el proceso de hormigonado, caer&

sobre el concreto fresco ! se me#clar& con la lechada, contaminando

así el concreto.d) Para evitar el derrumbe de las paredes se llena la #an=a,

generalmente, con una lechada viscosa constituida por una

suspensión coloidal de bentonita en agua. Para "ue esta lechada sea

eca#, se debe mantener dentro de ciertas normas de viscosidad,

densidad ! limpie#a durante todo el proceso de ecavación ! la

colocación del concreto.


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e) El concreto debe mantener una alta 'uide# durante todo el tiempo de

hormigonado para garanti#ar su comportamiento como un lí"uido

viscoso ! pesado, capa# de 'uir con libertad ! despla#ar a la lechada

de manera continua e ininterrumpida. *e esta manera el concreto

ocupar& todo los espacios en el interior de la #an=a, formando así un

cuerpo sólido ! continuo+ un perfecto contacto con las paredes,

debido a las =untas verticales "ue se forman con el contacto entre

tableros contiguos ! la supercie de las varillas de acero de refuer#o..(..Ban,as uas y brocales.

%a #an=a guía es una ranura en la supercie del terreno cu!o ancho es igual

al muro m&s la tolerancia "ue permite el paso de la alme=a de ecavación !

la profundidad generalmente es la misma a la del etracto del suelo

supercial inestable.

El brocal es un revestimiento "ue protege a la #an=a en la parte superior. %a

#an=a guía con el brocal cumplen con los siguientes ob=etivos

fundamentales:

a) Precisar la posición topogr&ca de los muros inclu!endo los &ngulos !

las curvas necesarias.b) omprobar "ue no ha! instalaciones municipales, ductos o cables en

la tra#a del muro.c) ontrolar la operación de ecavación obligando a "ue la alme=a entre

en la posición correcta.d) Estabili#ar la parte superior de la ecavación ! evitar caídos locales.e) onnar el lodo ! facilitar el control de su nivel durante la ecavación.f) 7acilitar la colocación de la =unta ! en caso necesario servir de apo!o

para sostenerla.g) 3oportar la =aula de acero de refuer#o en posición =a para evitar "ue

penetre o se levante.h) En caso necesario servir de apo!o al paso de la ma"uinaria pesada de

ecavación ! maniobra.

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-

%a #an=a se la ecava con ma"uinaria ligera ! a mano de toparse con

instalaciones subterr&neas. Veneralmente los brocales se los constru!e de

hormigón armado, de l&mina con un apo!o estructural ! de estructura

met&lica. 3iendo estas $ltimas poco usadas por la dicultad en el a=uste de

las pie#as verticales ! hori#ontales a las irregularidades del terreno, pero

desde el punto de vista económico nada despreciables.

El brocal "ue m&s se utili#a es de hormigón armado ! es el "ue reviste la

#an=a con un espesor de 1A a 10 cm. %igado a una losa hori#ontal de ancho

de A.2A a 1.AA metros para proporcionar rigide# longitudinal a los muros !permitir el paso del personal de la obra con seguridad "ue consta de una

malla electroJsoldada ! un =uego de pares de ore=a para su=etar la =aula de

acero de refuer#o.

%a e=ecución de un muro tipo pantalla conlleva a tener un buen diseño de la

#an=a guía ! del brocal. continuación se presenta algunas

recomendaciones para construir:

a) Es mu! frecuente "ue la profundidad de la #an=a del brocal sean

insuciente para sostener la parte superior de la ecavación,

provoc&ndose salientes o pan#as en el muro terminado.b) %a estabilidad de los brocales es casi siempre precaria ! por ellos

siempre debe mantenerse acuñados con puntales de madera para

evitar "ue se muevan hori#ontalmente, los cuales deben ser retirados

durante la ecavación ! nuevamente colocados hasta "ue se inicie el

hormigonado.c) Es necesario dar la profundidad adecuada al brocal por"ue se puede

producir caídos locales =usto aba=o.d) El relleno debe ser reempla#ado por un suelo estabili#ado con

cemento ! mu! bien compactado para no permitir el hundimiento,

seguramente, por humedecimiento.


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/

e) %a ausencia de los puntales o golpes con la ma"uinaria ecavadora

permiten el giro del brocal..(./.E1cavación de 6an,a.

%as #an=as necesarias para alo=ar el muro hormigonado in situ se ecavan,

generalmente, empleando cucharones de alme=a de diseño especiales "ue

garanti#an las dimensiones ! la verticalidad de los muros.

El ciclo de ecavación de #an=a se dene como el tiempo re"uerido para

instalar la m&"uina #an=adora, centrar ! ba=ar la alme=a, ecavar, subir la

alme=a, de=ar "ue escurra el lodo bentonítico ! vaciar el material.

%os ciclos de ecavación para casi todas las alme=as varían entre ! /

minutos, dependiendo el tipo de suelo "ue se atraviese.

#imensiones eom8tricas usuales.

%as tres dimensiones m&s importantes del muro son:

• %a tolerancia lateral de .0 cm. entre la alme=a ! el ancho del brocal.• %a penetración mínima de 1 cm. de la =unta de las paredes de la

#an=a.• El recubrimiento mínimo de acero de 2 cm.

3iendo estos valores constantes para cual"uier ancho del muro ! los dem&s

ser&n proporcionales.

Estabili6ación de las 6an,as.

Isualmente, las #an=as se mantienen llena de lechada bentónica, la cual

e=erce un empu=e hidrost&tico sobre las paredes e impide "ue estas

colapsen. l etraer el suelo ecavado se libera la presión hori#ontal natural

sobre las paredes ! se genera en el plano vertical una condición de

e"uilibrio pl&stico "ue desarrolla un empu=e activo de 4anFine. Para "ue la

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0

#an=a se mantenga estable es necesario "ue el empu=e activo sea menor

"ue la presión hidrost&tica e=ercida por la lechada. %as partículas coloidales

de bentonita se adhieren a las paredes

EXC (Apunte)

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