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INFORME
DE
EDIFICACION
MURO BERLINS
Alumnos : Marcelo Alvarado
Sergio Hernndez
Asignatura : Edificacin
Docente : Francisco Vsquez
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INTRODUCCION
Dado a que la estructura que vamos a estudiar estn destinadas a
contrarrestar la presin que ejerce una masa de suelo, es importante que se
expongan las teoras que han sido desarrolladas para estudiar este fenmeno, sinembargo sabiendo que el fin de este informe no es el estudio del fenmeno de
empujes de tierra en s, sino que analizar constructivamente los mtodos para
contrarrestarlo, se expondr solo la teora mas importante.
Cuando se carecen de los medios para realizar pantallas de hormign
armado (de pilotes hormigonados in situ o muros pantalla) y las condiciones de
calidad de suelo lo permiten, debemos buscar alternativas para darle solucin
nuestro problema.
Es aqu en donde aparece una solucin, de complejidad menor respecto de
los sistemas anteriormente descritos, pero por esta razn, con campo de
aplicabilidad mucho ms limitado, debido a las falencias que presenta la
simplicidad de su diseo. Es por ello que expondremos la solucin de Muro tipo
Berlins, que es aplicable cuando se conjugan situaciones favorables para su
ejecucin.
Esta tcnica fue desarrollada por los alemanes a comienzos de los aos
1930-1940. Dicha prctica an no posee estudios acabados respecto al
comportamiento de dicha metodologa de trabajo en nuestro pas, es importante
conocer cmo se determina la longitud de empotramiento que debe tener el muro
para que este sea suficientemente seguro, o evaluar el comportamiento del
empuje sobre el muro. Adems, revisar si los parmetros geotcnicos del suelo
tienen o no incidencia en cuanto al clculo final del muro berlins.
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MURO BERLINS
Esta tcnica consiste en fabricar un muro de contencin mediante el
hincado de perfiles H, luego a medida que avanza en la excavacin masiva se
instalan tablones entre perfiles los que van bajando a medida que avanza laexcavacin.
Para mantener la estabilidad del muro se debe anclar ya sea con anclajes
de barra o cables. Esta solucin es particularmente til en terrenos arenosos o de
baja cohesin con ausencia de bolones.
Las vigas de acero de ala ancha se utilizan como pilote-soleras, tambin es
posible la utilizacin de tuberas de acero, canales de acero y miembros de
concreto prefabricado, aunque con menor recurrencia que los perfiles H. Alguna
de las ventajas de colocar los tablones al frente del ala es su facilidad de
instalacin.
Debido a que el muro Berlins es una tcnica muy utilizada hoy en da en
algunas ciudades de Chile, se considera importante investigar el comportamiento
de dicha estructura de entibacin.
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El trabajo consta del estudio de tres configuraciones de muro distintas en su
geometra, usando un muro sin anclajes, otro con un anclaje y por ltimo uno con
dos anclajes. Dichos modelos se sometieron a distintos cambios en sus
parmetros geotcnicos, tales como: el ngulo de friccin interna del suelo y la
cohesin, adems de cambios geomtricos como la distancia de separacin entre
perfiles de acero, el ngulo de inclinacin del o los anclajes y cambios de
materiales como tipo de perfiles de acero. La idea de variar dichos parmetros
geotcnicos es demostrar la sensibilidad que puede llegar a poseer el diseo del
muro Berlins ante una pequea variacin de alguno de los parmetros
geotcnicos, lo que puede conllevar a realizar diseos sobredimensionados o lo
que es peor an, subdimensionar estructuras de contencin lo que puede inducir
un peligro altsimo, por cuanto esta situacin pone en riesgo no slo la integridad
de la obra y estructuras vecinas sino tambin la vida de la personas.
Se ha logrado concluir que el parmetro ms influyente en el diseo final
del muro berlins es el ngulo de friccin interna del suelo, el cual tiene la mayor
incidencia en el total de parmetros estudiados en esta memoria (tipo de perfil a
utilizar, longitud de enterramiento del perfil, desplazamientos horizontales
mximos, longitud y carga de anclajes y espesor de ademes de madera
utilizados).
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TIPOS DE MURO BERLINES.
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PROCESO CONSTRUCTIVO
El proceso constructivo es sencillo y lgico producto de la simplicidad del
sistema y se puede describir mediante el siguiente mtodo
TRAZADO EN PLANTA
Se trazan en terreno las posiciones indicadas en el diseo para los perfiles,
todo esto se ejecuta antes de realizar la excavacin y con la ayuda de
equipamiento debidamente calibrado y certificado.
HINCADO DE LOS PERFILES
Una vez marcada sobre el terreno la posicin de los perfiles, se procede al
hincado de los mismos. Este proceso se realiza con la ayuda de un equipo tipo
martinete, el cual introduce los perfiles en el suelo, preocupndoseconstantemente, a medida que se avanza en el hincado, de la verticalidad de los
elementos.
La capacidad que deber tener este equipo depende directamente de la
calidad del suelo donde se emplazara el muro berlins y de la profundidad de
hincado que se alcanzara en el terreno. En esta parte del proceso se debern
hincar la totalidad de los perfiles que conformaran el muro.
EXCAVACION Y COLOCACION DE TABLONES
Luego de hincados los perfiles se debe comenzar la excavacin, la cual se
puede ejecutar en forma manual o con la ayuda de maquinaria excavadora,
dependiendo de los recursos con los que se cuente en obra. A medida que se
avanza en la excavacin y perfilado se van colocando los tablones entre las alas
de los perfiles H (o alternativamente en la parte frontal). La programacin de la
secuencia entre faenas de avance en la excavacin y colocacin de los tablones la
entrega el diseo y esta condicionado directamente a las presiones de tierra que
se van generando al avanzar hacia estratos ms profundos. Esta secuencia se
debe realizar cuidando la estabilidad del muro en construccin.
Se avanzara as progresivamente hasta llegar a la cota de excavacin
proyectada.
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COLOCACION DE TABLONES
COLOCACION DE ELEMENTOS DE APOYO
Estos elementos de apoyo consisten en anclajes colocados directamente a
los perfiles H. La consideracin de estos anclajes depende de la profundidad que
se requiera en la excavacin y se van colocando a medida que se profundiza la
excavacin.
Adicionalmente, cuando se consideran anclajes, los perfiles H son unidos
mediante vigas de madera o metlicas, logrando as un trabajo de contencin en
conjunto de todos los perfiles.
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DISEO
Debido a que la metodologa que se utiliza para determinar las
caractersticas de los elementos constituyentes de un Muro Berlins presenta
diferencias respecto de los sistemas de contencin anteriormente descritos
(Capitulo II, Estructuras de contencin), nos es pertinente dedicar unas lneas a la
descripcin de la metodologa.
Es un principio bien establecido que las fuerzas laterales del terreno se
concentran en los perfiles H, debido a que las presiones que reciben los tablones
producto de los empujes de tierra son descargados directamente al elemento
hincado . Esta redistribucin de la presin lateral resulta de los siguientes factores:
En el proceso constructivo el suelo se remueve antes de colocar el
tabln, por lo que se permite deformacin lateral en las soleras,
concentrando carga.
2) Las soleras son ms rgidas que los tablones. Al continuar la
excavacin las soleras atraen carga y los tablones relevan carga al
deflactarse. La Figura presenta la redistribucin de presin debido a
la accin de arco.
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ESPESORES DE TABLONES
El espesor mayor para la luz libre de 2,4 m. est asociado con cortes ms
profundos de 10 m. o en suelos que tienen caractersticas menos favorables al
efecto de arco, tal como arenas saturadas con cohesin.
Los pilotes-solera (o perfiles H) deben disearse para la carga lateral total
actuando sobre la distancia entre pilotes-solera adyacentes. Es importante
proporcionar al pilote-solera con la capacidad adecuada para soportar la
componente vertical de la carga transmitida por los anclajes; sino fuera as, existe
riesgo de ocurrir asentamiento y desplazamiento lateral. Una consideracin de
diseo asociada es la adecuada resistencia proporcionada por la presin de tierra
pasiva en el lado interior de la solera por debajo de la excavacin.
Un procedimiento para mejorar la capacidad portante y la resistencia lateral
es empotrar la porcin inferior
PRECAUCIONES
1) NIVEL FEATICO Y AGUAS SUPERFICIALES
Cuando existe preocupacin sobre desplazamientos del terreno circundante
a la excavacin, es crtico tener un control adecuado sobre el nivel fretico y el
agua superficial. Debe asegurarse que el agua de escorrenta no entra a la
excavacin, si esto ocurre, existe el peligro serio de producirse un lavado del suelo
detrs de los tablones.
Luz Libre 1,8 m 2,4 m
Espesor de Tabln 3 pulgadas 3 a 4 pulgadas
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En material granular con nivel fretico, un corte vertical por debajo del nivel
fretico conducir a que el material se deslice conforme el agua fluye hacia la
excavacin. Se necesitan medidas de prevencin apropiadas para deprimir el nivel
fretico antes de ejecutar las excavaciones, de manera de prevenir que el agua
salga por la cara de la excavacin llevndose el contenido fino del suelo. Las
medidas incluyen la instalacin de sumideros dentro de la excavacin y mantener
una berma con pendiente
Solucin tipo de agotamiento del nivel fretico para Muro Berlins
Donde se colocan los tablones. Otras tcnicas de estabilizacin como
congelamiento e inyecciones tambin pueden ser empleadas.
Algunas situaciones difciles son:
1) Suelos ligeramente cohesivos (arenas arcillosas y limos) que drenan
lentamente y tienden a correrse al ser expuestos.
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2) Justamente sobre la parte superior de una capa impermeable infrayacente
dentro de la profundidad de excavacin. En esta zona existe una pequea carga,
de modo que el agua tiende a fluir por un perodo de tiempo largo.
2) ZONA EXCAVADA DETRS DEL MURO
El espacio que ha sido excavado en exceso detrs de los tablones de
madera debe ser adecuadamente rellenado con material de relleno. Usualmente
este material es el mismo suelo que se esta extrayendo, pero si existe
preocupacin sobre infiltracin, el suelo puede mezclarse con cemento y ser
colocado seco. Tambin se puede utilizar concreto poroso en esta zona, actuando
como relleno y como filtro.
3) APLICABILIDAD
El sistema de muros con soleras y tablones se aplica a todo tipo de suelo, a
excepcin de arcillas muy blandas y suelos sueltos o dilatantes de baja plasticidad
bajo el nivel fretico. El requisito de efectuar depresin del nivel fretico y la
posibilidad de prdida de terreno, puede eliminar la practicabilidad de este sistema
en muchos casos, especialmente cuando existen estructuras adyacentes a la
excavacin.
La alternativa de bombeo continuo, o mtodo impermeable como
tablestacado metlico o pantallas de concreto tambin influenciarn la decisin de
utilizar el sistema de muros con soleras y tablones.
Si no existen requerimientos especiales en el mtodo constructivo debido a las
condiciones imperantes en el sitio, el mtodo de muros con soleras y tablones es
el ms econmico.
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4) DESPLAZAMIENTOS
La causa ms severa de desplazamiento es la prdida de material por
superficie y nivel fretico o por flujo continuo de material que se desliza, como
limos o arenas arcillosas saturadas.
Las fuentes adicionales de desplazamiento son deflexin de los tablones,
sobre excavado y relleno inapropiado en la parte posterior de los tablones, o
procedimientos inapropiados durante la pre-excavacin de las soleras.
En base a casos publicados en la literatura, puede concluirse que para
muros tipo Berlins bien construidos e instalados en condiciones apropiadas del
suelo, los desplazamientos son mnimos. Es ms, estos desplazamientos no son
muy distintos de los desplazamientos que se esperaran en muros ms rgidos,
como pantallas de hormign.
5) HINCADO DE LOS PERFILES
Una vez marcada sobre el terreno la posicin de los perfiles, se procede al
hincado de los mismos. Este proceso se realiza con la ayuda de un equipo tipo
martinete, el cual introduce los perfiles en el suelo, preocupndose
constantemente, a medida que se avanza en el hincado, de la verticalidad de los
elementos.
La capacidad que deber tener este equipo depende directamente de la
calidad del suelo donde se emplazara el muro berlins y de la profundidad de
hincado que se alcanzara en el terreno. En esta parte del proceso se debern
hincar la totalidad de los perfiles que conformaran el muro.
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TRABAS PARA TABLONES
Se compone de una chapa gancho, de 10 mm de espesor, ejecucin segn
empleo indicado bajo 01 / 02 /03, un perfil en U 100 x 300 mm con 2 agujeros
alargados y cua, carga adm. 30 kN, galvanizadas en caliente
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TABLONES PARA MURO BERLINES.
Las maderas utilizadas en estos muros son aquella con un alto
contenido de fibras y con gran Resistencia a la humedad de dime aproximadas de
75 a 100 mm de espesor.
ETAPAS DE EJECUCION DE UN MURO BERLINES
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PASO 1 HINCADO DEL PERFIL
PASO 2 INSTALACION DE TABLONES
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PASO 3 PORFORACION Y COLOCACION DE ANCLAJES
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PASO 4 INSTALACION Y VIGAS DE AMARRE
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PASO 5 TENSADO DE ANCLAJES
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PASO 6 TRMINO DE LA OBRA
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CONCLUSION.
Respecto del anlisis efectuado podemos llegar fcilmente a la conclusin,
ya que se expone la solucin ms conveniente de ejecucin para terrenos con
poca cohesin.
El muro berlins se presenta como la alternativa ms conveniente, sin
embargo, de acuerdo a las caractersticas del suelo, podemos encontrarnos con
algunos inconvenientes en el proceso de ejecucin de este tipo de muro de
contencin. El muro tipo berlins al constituirse su pared de tablones, presenta
una baja resistencia al paso del agua, ya que el agua eventualmente podra
escurrir a travs de estos. Esta situacin puede causar socavamientos en la parte
anterior del muro, ya que el agua que se filtre por ese sector puede llevarse
consigo el material fino constituyente del suelo.
Otro inconveniente que se analiza tiene que ver con la esbeltez de los
perfiles HN. Es sabido que todas las fuerzas horizontales producidas por el
empuje del suelo se descargan tributariamente en los perfiles a travs de los
tablones instalados entre las alas de estos perfiles. Teniendo en cuenta esta
situacin se proyectan lneas de anclaje que requieren una fuerza mayor a la que
tal vez el suelo pueda permitir, pudindose producir eventualmente una
inestabilidad del muro y por ende problemas con la verticalidad del mismo.
Deformada tpica de los perfiles HN de un muro tipo berlins