TESIS JULIO XOCOY FINAL.docx

Universidad de San Carlos de GuatemalaFacultad de IngenieraEscuela de Ingeniera Civil

PREVENCIN Y CONTROL DE RIESGOS EN EXCAVACIONES TEMPORALES REALIZADAS EN LA CONSTRUCCIN DE OBRA CIVIL A TRAVS DE SISTEMAS DE ENTIBACIN EN LA REPBLICA DE GUATEMALA

Julio Roberto Xocoy CanAsesorado por el Ing. Hugo Roberto Njera Castillo

Guatemala, mayo de 2014

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

FACULTAD DE INGENIERA


TRABAJO DE GRADUACIN

PRESENTADO A LA JUNTA DIRECTIVA DE LAFACULTAD DE INGENIERAPOR

JULIO ROBERTO XOCOY CANASESORADO POR EL ING. HUGO ROBERTO NJERA CASTILLO

AL CONFERRSELE EL TTULO DE

INGENIERO CIVIL

GUATEMALA, MAYO DE 2014

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALAFACULTAD DE INGENIERA

NMINA DE JUNTA DIRECTIVA

DECANOIng. Murphy Olympo Paiz RecinosVOCAL I Ing. Alfredo Enrique Beber AceitunoVOCAL II Ing. Pedro Antonio Aguilar PolancoVOCAL III Inga. Elvia Miriam Ruballos SamayoaVOCAL IV Br. Walter Rafael Vliz MuozVOCAL V Br. Sergio Alejandro Donis SotoSECRETARIO Ing. Hugo Humberto Rivera Prez

TRIBUNAL QUE PRACTIC EL EXAMEN GENERAL PRIVADO

DECANO Ing. Murphy Olympo Paiz RecinosEXAMINADOR Ing. Omar Enrique Medrano MndezEXAMINADOR Ing. Ronald Estuardo Galindo CabreraEXAMINADOR Pedro Antonio Aguilar PolancoSECRETARIO Ing. Hugo Humberto Rivera Prez

HONORABLE TRIBUNAL EXAMINADOR

En cumplimiento con los preceptos que establece la ley de la Universidad de San Carlos de Guatemala, presento a su consideracin mi trabajo de graduacin titulado:


Tema que me fuera asignado por la Direccin de la Escuela de Ingeniera Civil, con fecha noviembre de 2011.

Julio Roberto Xocoy Can

Acto que dedico a:

DiosPor acompaarme diariamente y darme la sabidura y entendimiento necesarios para alcanzar mis metas.

Mi padreToribio Alfonso Xocoy Velasco (qepd), por su ejemplo de hombre responsable y emprendedor, s que desde los cielos se siente orgulloso y feliz de ver este logro alcanzado.

Mi madreMara Soledad Can Velasco por ser ejemplo de perseverancia y dedicacin y por ser motivo de inspiracin.

Mis hermanosPor el apoyo directo e indirecto que he recibido a lo largo de mi vida.

Mi noviaJenifer Arriola, por su apoyo incondicional y muestras de amor en cada momento.

Mis amigosPor los buenos y malos momentos que hemos compartido.

Agradecimientos a:

DiosPor cuidarme y protegerme siempre, darme la salud, sabidura y entendimiento para alcanzar esta importante etapa de mi vida.

Ing. Hugo NjeraPor el asesoramiento en el trabajo de graduacin, el apoyo incondicional brindado y por los conocimientos compartidos que me hacen ser mejor profesional

Universidad San Carlos de Guatemala Por ser mi Alma Mater, fuente del conocimiento y por la creacin de nobles ideales para el desarrollo profesional.

Facultad de IngenieraPor permitirme culminar mis estudios y formarme acadmicamente como profesional en el rea de ingeniera civil.

ndice general

ndice de ilustraciones

Lista de smbolos

SmboloSignificado

HsAltura de un estrato de arena

HAltura de un estrato de suelo

hAltura del alma de perfil de acero tipo H

tWAncho de patn de perfil de acero tipo H

ngulo de friccin interna

ngulo de inclinacin arriba de un muro

ngulo de friccin interna de la arena

ngulo de reposo del suelo

Cambio

CmCentmetros

CcCoeficiente de curvatura

KoCoeficiente de distribucin de carga en reposo

nCoeficiente de falla progresiva

KpCoeficiente de friccin pasiva de Rankine

KaCoeficiente de la presin activa de Rankine

Ks Coeficiente de presin lateral de tierra para

CuCoeficiente de uniformidad

CCohesin

D10Dimetro aparente de la partcula de suelo a un 10%

D30Dimetro aparente de la partcula de suelo a un 30%

D60Dimetro aparente de la partcula de suelo a un 60 por ciento

el estrato de arena

admEsfuerzo admisible de flexin del material de la tablaestaca

Esfuerzo cortante sobre el plano de falla

Esfuerzo normal sobre el plano de falla

tEspesor del patn de perfil de acero tipo H

mMetros

mmMilmetros

bMitad del patn de perfil tipo H

SMdulo de seccin requerido de las tablaestacas

Peso especfico de la arena

Peso especfico del estrato de arcilla

Peso especfico del suelo

Peso especfico promedio de estratos de suelo

Pies

PaPresin activa

PpPresin pasiva

Pulgadas

PlgPulgadas

Roc Razn de sobre consolidacin

quResistencia a la compresin no confinada de la arcilla

TonTonelada

Glosario

AISCAmerican Institute of Steel Construction, es el instituto Americano de construccin en acero.

AnegacinEs el acto de llenar de agua o de cualquier otro lquido una superficie.

ApuntalamientoAccin de sostener o afirmar con puntales.

ArcillaEs un material natural que est constituido por minerales en forma de granos y su dimetro es inferior a 0,002 milmetros.

ArenaEs un conjunto de partculas de rocas disgregadas, su tamao vara entre 0,0063 y 2 milmetros.

ASTMAmerican section of the international association for testing materials. La ASTM est entre los mayores contribuyentes tcnicos y mantiene un slido liderazgo en la definicin de los materiales y mtodos de prueba en casi todas las industrias.

CienoBarro blando en el fondo de un terreno muy hmedo.

CohesinEs la capacidad que tienen las partculas del suelo de permanecer unidas como conjunto.

CompacidadSe llama compacidad a la forma de empaquetamiento que tienen las partculas del suelo dentro su masa lo cual determinar el ndice de vacos del suelo.

CPTCone Penetration test, es una prueba de sondeo empleada bsicamente para conocer las condiciones del subsuelo.

EntibacinEs un tipo de estructura de contencin provisional muy flexible.

GravaSon rocas de tamao comprendidas entre 2 y 64 milmetros.

HincarIntroducir o clavar una cosa en otra ejerciendo una presin.

LimoEs un material suelto con una granulometra comprendida entre la arena y la arcilla.

MargaRoca sedimentaria compuesta de arcilla y carbonato de calcio a partes iguales, de aspecto similar a la caliza.

Napa subterrneaSe refiere a las aguas subterrneas que se forman a partir de la infiltracin de lluvias y por aportes de los cursos superficiales, viajan en forma vertical por la fuerza de gravedad hasta encontrar un piso impermeable.

OSHAOccupational safety and health administration. Es la administracin de seguridad y salud ocupacional de los estados unidos encargada de velar por la seguridad de los trabajadores.

PenetrmetroEs un aparato que se utiliza para determinar la resistencia a la penetracin de los suelos.

PermeabilidadEs la capacidad que tiene el suelo de permitirle a un lquido que lo atraviese sin alterar su estructura interna.

Presin lateralEs la presin que el suelo ejerce en el plano horizontal.

SoterramientoPoner bajo tierra a determinado objeto o persona.

SPTStandar penetration test. Es un ensayo de penetracin que se utiliza para determinar la compacidad y capacidad soporte del suelo

Resumen

El presente trabajo de graduacin, describe los principales riesgos que se presentan al realizar excavaciones en el rea de construccin, y la manera de minimizar los mismos por medio de los diferentes sistemas de entibacin. Para determinar el tipo de sistema a utilizar se analizan tambin las caractersticas de los diferentes tipos de suelo.

Es de vital importancia conocer la resistencia al corte del suelo y el ngulo de friccin interna que posee para determinar el tipo de sistema de entibacin ptimo que deber utilizarse. Por lo que se menciona en el presente trabajo los diferentes ensayos tanto de campo como de laboratorio que proporcionan dichos datos

Para adentrar al lector en el tema, se presenta la manera en que se ven afectados los sistemas de entibacin por el empuje de la tierra. Posteriormente se propone un ejemplo de aplicacin en el que se disean los diferentes componentes de un sistema de tablaestacas de acero.

Por ltimo se describe la forma de colocacin y retiro de cada uno de los sistemas de entibacin y las medidas de seguridad para trabajar en las excavaciones; as como los resultados esperados al utilizar los sistemas de entibacin.

Objetivos

General

Dar a conocer los distintos sistemas de entibacin que se pueden utilizar para la proteccin del personal que labora en excavaciones temporales.

Especficos

1. Dar a conocer los principales riesgos que se presentan al realizar excavaciones temporales.

2. Analizar las principales caractersticas de los distintos tipos de suelo que se pueden encontrar en determinada excavacin.

3. Enumerar los distintos ensayos de campo y laboratorio que permiten determinar la resistencia al esfuerzo de corte de los suelos, asi como el ngulo de friccin interna y el peso especfico que permitirn disear un sistema adecuado de entibacin.

4. Interpretar el concepto de empuje de tierras sobre los sistemas de entibacin

5. Dar un ejemplo del clculo de cargas y momentos que deben soportar los diferentes componentes de un sistema de entibacin para poder determinar las dimensiones ptimas de los mismos.

6. Crear conciencia de la necesidad de medidas de seguridad e higiene que puedan ser aplicables en el proceso de excavaciones temporales.

7. Presentar los resultados que se esperan al utilizar un sistema de entibacin en las excavaciones temporales.

Introduccin

En la mayora de los trabajos de construccin es necesario realizar algn tipo de excavacin ya sea para cimientos, alcantarillas o algn otro servicio bajo el nivel del suelo; esta actividad viene a representar riesgos para el personal que trabaja en esas condiciones debido a posibles accidentes que podran causar incluso hasta la muerte por soterramiento.

El presente trabajo de investigacin tiene como finalidad proponer actividades que logren controlar y eliminar riesgos y accidentes que pudieran ocurrir en la etapa de excavacin. Una de estas actividades consiste en el proceso de entibacin el cual puede ser realizado con tablestacas de madera o acero. Se brindaran los lineamientos necesarios para el diseo de estas obras de proteccin as como tambin medidas complementarias para la prevencin de cadas y accidentes de otra ndole.

En ese orden de ideas, se nombran los principales riesgos que se presentan al momento de realizar una excavacin temporal.

Este documento da a conocer las caractersticas de los suelos y los mtodos de identificacin de los mismos, as como los ensayos de campo y laboratorio que permiten conocer los datos necesarios para disear un sistema de entibacin.

Se enfocara en presentar en que consiste un sistema de entibacin, dando a conocer sus distintos componentes, as como los diversos tipos de entibacin que existen en la actualidad.La teora del empuje de tierras y su aplicacin sobre un sistema de entibacin se presentan para conocer de qu manera interactan entre s.

Los criterios de diseo de los componentes de un sistema de entibacin, se presentan y aplican en un ejemplo de aplicacin para disear un sistema de entibacin con tablaestacas metlicas. .En si expone el procedimiento de instalacin de los distintos sistemas de entibacin y las medidas de seguridad a considerar en excavaciones temporales. Por ltimo se dan a conocer los resultados esperados al utilizar un sistema de entibacin.

VI

GENERALIDADES

Definiciones

Para comprender el tema de entibaciones es necesario conocer algunas definiciones bsicas, por ellos se explicaran algunos trminos usados en este trabajo de investigacin.

Excavacin

Es la actividad que consiste en remover parte de la superficie del suelo o subsuelo con el propsito de realizar estudios del mismo, nivelar terrenos, realizar perforaciones para construir o reparar instalaciones.

Zanja

Excavacin larga y relativamente estrecha, se practica en la tierra para fines diversos, ya sea hecha a mano o asistida con maquinaria especializada. Por lo general es lo primero a realizar en la construccin.

Suelo

El suelo puede definirse como una delgada capa de la corteza terrestre, que resulta de la desintegracin y alteracin fsica o qumica de las rocas, por los cambios bruscos de temperatura, la accin del agua, del viento y de los seres vivos que sobre ella se asientan.[footnoteRef:1] [1: VILLALAZ, Carlos C. Mecnica de suelos y cimentaciones. p. 18.]

Apuntalamiento

Se refiere al refuerzo de los bordes de la excavacin o zanja con materiales que impidan el deslizamiento o derrumbe de tierra o arena, estos evitan que la zanja pierda la forma deseada.

Principales riesgos en excavaciones temporales

La mayora de excavaciones representan riesgo para los trabajadores. Para poder prevenir los riesgos en estas obras, es necesario realizar una proteccin en las excavaciones y que no colapsen las paredes al momento de superar las presiones mximas. En seguida se presentan los principales riesgos a considerar en las excavaciones temporales.

Deslizamiento o desprendimiento del terreno

El deslizamiento o desprendimiento de masas de tierra o piedras se origina al liberar las presiones del suelo excavado, provocando directamente prdida de cohesin del material. Estos deslizamientos o desprendimientos del terreno pueden sepultar a personas, con probabilidad de muerte por asfixia y aplastamiento, y causar daos materiales a instalaciones o edificaciones prximas.

Acopio del material resultante de las excavaciones cerca de los bordes

En la mayora de excavaciones el material extrado se acumula en el borde superior de la zanja, lo cual representa uno de los mayores riesgos de soterramiento para el personal que labora en el interior de la misma.

Desprendimiento de las paredes por el efecto de cargas

Las cargas de vehculos y maquinaria producen desprendimiento de las paredes de la excavacin debido a la vibracin de los motores, esto provoca daos a la construccin.

Riesgo de accidente por carga de maquinaria

Fuente: Osha, Manual de Seguridad laboral en construccin de obra civil, p. 34.

Anegacin de la excavacin por el ingreso de agua

La presencia de agua en la excavacin representa otro riesgo alto para trabajar en excavaciones, ya que colabora en la prdida de estabilidad de las paredes de la zanja. El agua puede presentarse por precipitaciones o de forma subterrnea.

Lesiones severas por conductos elctricos enterrados

Se pueden producir lesiones severas por choque elctrico e incluso quemaduras graves por contacto con cables elctricos subterrneos. En zonas urbanas tambin hay presencia de tubera de agua y alcantarillas.

Asfixia e intoxicacin por falta de ventilacin en la fosa excavacin

La presencia de motores de combustin en el interior de la excavacin representa riesgo de intoxicacin y asfixia para el personal que trabaja en la misma, ya que dichos motores generan gases ms pesados que el oxgeno.

Cada de trabajadores dentro de la excavacin

La falta de sealizacin de excavaciones representa riesgo de cada de los trabajadores al fondo de la misma. Dichas cadas pueden producir fracturas e incluso la muerte.

En el captulo 6 se dan recomendaciones para minimizar los riesgos y accidentes relacionados con las excavaciones.

Seguridad en excavaciones

Los operarios que trabajan en zanjas profundas debern usar obligatoriamente casco de seguridad a fin de protegerse contra posibles cadas de material y tambin zapatos de seguridad para controlar lesiones producidas por accidentes del tipo atrapamiento y golpeador.

En las excavaciones de zanjas, debern mantenerse a los operarios trabajando a cierta distancia unos de otros, a fin de evitar que se golpeen con las herramientas mientras trabajan, esta distancia ser de 2 metros como mnimo.

Responsabilidad de los patronos en el cumplimiento normas de seguridad

El patrono desempea el papel ms importante en el lugar de trabajo, pues de l depende que se cumpla con las normas establecidas en el lugar de trabajo, adems de brindar herramienta y el equipo acorde a las tareas designadas, para lo cual cada trabajador debe recibir la capacitacin necesaria para el uso y manejo del equipo que se usara para realizar las labores para su propia proteccin.

Los patronos tienen la obligacin de proveer el equipo de proteccin necesario para preservar la integridad fsica, la salud y la vida de los trabajadores; as como velar por que los empleados utilicen dicho equipo en los casos en que se requiera. Los empleadores deben realizar un anlisis de los riesgos a los que los trabajadores se exponen.

La supervisin, como una actividad planeada, sirve para conocer oportunamente los riesgos a que estn expuestos los trabajadores, antes que ocurra un accidente, que pueda provocar una lesin o la prdida de la salud del trabajador. Esta debe hacerse, en funcin de las especificaciones que estn establecidas, en forma peridica y siguiendo una gua que contenga los puntos por comprobar, que debe complementarse con la observacin de detalles importantes de seguridad.

Segn el Cdigo de Trabajo en su Artculo 198 dice, todo patrono est obligado a acatar y hacer cumplir las medidas que indique el Instituto Guatemalteco de Seguridad Social, con el fin de prevenir el acaecimiento de accidentes de trabajo y de enfermedades.

Responsabilidad de los trabajadores

Los trabajadores tienen derecho a gozar de condiciones de trabajo seguras y capacitarse, pero por otra parte tienen la obligacin de cumplir las normas y programas de prevencin, utilizar equipo de proteccin, usar correctamente los materiales, maquinaria y herramientas, observar las indicaciones de carteles y avisos precautorios e informar hechos riesgosos.

Qu es entibacin?

La entibacin se define como un conjunto de medios fsicos o mecnicos que de forma transitoria impedirn que una zanja excavada se desmorone debido al empuje de tierras. El proceso adecuado de instalacin de un sistema de entibacin se desarrolla en el captulo 3.

Razones de uso de un sistema de entibacin

Las principales razones de uso de un sistema de entibacin son: la seguridad de las personas que trabajan dentro de las excavaciones temporales, ahorro de tiempo e incremento de la productividad.

El entibado puede ser omitido dentro de ciertos criterios lgicos, siempre y cuando se pueda anular el empuje de tierras, por cualquier otro procedimiento o considerar que durante el tiempo que dure la zanja abierta, la tierra no se deslice. En este ltimo caso hay que tomar en cuenta el factor psicolgico ya que sin la proteccin de un entibado, el fondo de una zanja produce sensacin de inseguridad y temor que influye en su rendimiento.

Otros factores que influyen en la determinacin de usar un entibado es la presencia de cimentaciones prximas de edificaciones, pavimentos de calles, cimientos de muros y otro tipo de estructuras.

Tipos de equipo de entibacin

Los tipos de entibados utilizados deben ser los especificados en el proyecto, basados en la observacin de factores locales, tales como la calidad de terreno, la profundidad de la zanja, la proximidad de edificaciones o vas de trfico. Los tipos de entibado ms utilizados son: las tablaestacas, sistemas deslizables, cajas de zanja y andamios hidrulicos. Tablaestacas

Las tablaestacas son elementos laminares que trabajan a flexin y transfieren la carga lateral desde el suelo hasta los largueros que al mismo tiempo transmiten dicha carga a la tablaestaca ubicada en la contraparte de la zanja.

Sistemas deslizables

Como su nombre lo indica, estos sistemas poseen guas deslizables. Se dividen en 2 tipos: sistema de doble corredera y sistema paralelo; mismo que se presentan en las secciones 3.2.2.5.1 y 3.2.2.5.2. (p. 44 y 46 respectivamente).

Cajas de zanja

Este sistema de entibacin por lo general es prefabricado, con paneles metlicos y puntales ajustables al ancho de la zanja. La descripcin completa de este tipo de sistema se desglosa en el inciso 3.2.2.4. (p. 42).

Andamios hidrulicos

La entibacin hidrulica o andamios hidrulicos, se utilizan por lo general en espacios reducidos, utilizan gatos hidrulicos y tablaestacas de metal o madera para el sostenimiento de paredes de zanjas. La descripcin completa de este sistema se presenta en la seccin 3.2.2.6. (p. 49).

SUELOS

Clasificacin e identificacin de suelos

Los suelos por lo general presentan diferentes caractersticas que los distinguen, y es de vital importancia conocer el suelo con el que se est trabajando. A continuacin se enuncia dichas caractersticas:

Color: los suelos pueden presentar colores variados, y esto depender de los minerales que lo componen.

Consistencia: representa los cambios de volmenes, movimiento de agua en el interior del suelo, elasticidad y capacidad de carga del mismo, variando lo anterior en funcin del contenido de humedad en el suelo.

Cohesin: es la atraccin intermolecular, es decir, la caracterstica de algunas partculas del suelo de atraer y adherirse a partculas semejantes. Por medio de la cohesin se determina si los suelos pueden cementarse como en el caso de las arcillas, consideradas como suelos cohesivos. Los suelos no cohesivos son los formados de partculas de roca sin ninguna cementacin, como la arena y la grava.

Estructura: es el ordenamiento, fsico natural de las partculas de un suelo en estado inalterado, que indicara la disposicin, forma general y tamao.

Textura: es el grueso o finura de los granos de un suelo.

Principales tipos de suelo

De acuerdo con el origen de sus elementos, los suelos se dividen en dos amplios grupos: suelos inorgnicos, cuyo origen se debe a la descomposicin fsica y qumica de las rocas y suelos cuyo origen es principalmente orgnico.[footnoteRef:2] [2: Ibd. p. 21.]

Si en los suelos inorgnicos el producto del intempersmo de las rocas permanece en el sitio donde se form da origen a un suelo residual, en caso contrario forman un suelo transportado. En cuanto a los suelos orgnicos estos se forman in situ.

A continuacin se presenta una descripcin de los suelos ms comunes, con los nombres utilizados generalmente dentro del campo de la ingeniera:

Gravas. Son acumulaciones sueltas de fragmentos de rocas y que tienen ms de dos milmetros de dimetro.

Arenas. Se llama as a los materiales de granos finos procedentes de la denudacin de las rocas o de su trituracin artificial y cuyas partculas varan entre 2 y 0,05 milmetros de dimetro. No se contraen al secarse, no son plsticas, son menos compresibles que la arcilla y al aplicrseles carga en la superficie se comprimen casi instantneamente.

Limos. Son suelos de granos finos con poca o ninguna plasticidad, sus partculas estn comprendidas entre 0,05 y 0,005 milmetros de dimetro, su origen puede ser de tipo orgnico como el que suele encontrarse en los ros y de tipo inorgnico producido en canteras. Su permeabilidad suele ser baja y su compresibilidad muy alta; su color vara desde gris claro a muy oscuro.

Arcillas. Son partculas slidas cuyo dimetro es menor a 0,005 milmetros de dimetro, tienen la propiedad de volverse plsticas al mezclarse con agua, qumicamente es un silicato de almina hidratado, aunque no en pocas ocasiones puede contener silicatos de hierro o de magnesio hidratados.

Mtodos de identificacin de suelos

Segn la administracin de seguridad y salud ocupacional (OSHA, por sus siglas en ingls) de los Estados Unidos de Amrica, los suelos se pueden identificar y clasificar con base en su estabilidad en 3 tipos:

Suelo tipo A

El tipo de suelo que se considera ms estable despus de la roca es el que est compuesto por arcilla, arcilla limosa, marga y arenosa. Este tipo de suelo tiene una capacidad a compresin de 1,5 o ms toneladas por pie cuadrado. Este suelo es muy cohesivo. Un suelo de este tipo no se considera estable si se presentan fisuras o si est sujeto a vibraciones de trfico, maquinaria u otras actividades de excavacin.

Suelo tipo B

Por lo general son suelos cohesivos tales como el cieno, cieno-marga, marga arenosa y slidos granulares cohesivos incluyendo grava angular (piedra triturada), Tienen una capacidad a compresin mayor a 0,5 toneladas por pie cuadrado pero menor a 1,5 toneladas por pie cuadrado.Suelo tipo C

Los suelos menos estables son los no cohesivos, como lo son los suelos granulares; entre ellos se tiene la arena, grava, suelo sumergido o suelo del cual est colando agua, piedra sumergida, o suelo en un sistema de capas en declive donde las capas se extienden hacia abajo. Este tipo de suelos tienen una capacidad a compresin de 0,5 o menos toneladas por pie cuadrado.

Resistencia a corte de los suelos

La resistencia a corte de un suelo se ha definido como la ltima o mxima resistencia que el suelo puede soportar. Tambin es conocida como cohesin. Especficamente, se ha expresado como la resistencia interna que ofrece la masa de suelo por rea unitaria para resistir la falla al deslizamiento a lo largo de cualquier plano dentro de l.

Criterios de falla de Mohr-Coulomb

Otto Mohr (1900) present una teora sobre la ruptura de los materiales. Dicha teora afirma que un material falla debido a una combinacin crtica de esfuerzo normal y esfuerzo cortante, y no solo por la presencia de un esfuerzo mximo normal o bien de un esfuerzo mximo cortante. Por lo cual, la relacin entre un esfuerzo normal y un esfuerzo cortante sobre un plano de falla se expresa en la siguiente ecuacin.

Donde:

f = esfuerzo cortante sobre el plano de falla = esfuerzo normal sobre el plano de falla

La envolvente de falla definida por la ecuacin es una lnea curva. Para la mayora de los problemas de mecnica de suelos, es suficiente aproximar el esfuerzo cortante sobre el plano de falla como una funcin lineal del esfuerzo normal, lo cual se conoce como el Criterio de falla Mohr-Coulomb como se presenta en la ecuacin.

Donde:

C = cohesin = ngulo de friccin interna

En la figura 2 se observa, que si el esfuerzo normal y el esfuerzo cortante sobre un plano en una masa de suelo son tales que son representados por el punto A, entonces no ocurrir una falla cortante a lo largo de ese plano. Si el esfuerzo normal y el esfuerzo cortante sobre un plano son representados por el punto B (sobre la envolvente de falla), entonces ocurrir una falla de cortante a lo largo de ese plano. Un estado de esfuerzo ubicado en el punto C no existe, porque queda por arriba de la envolvente de falla y la falla cortante ya habra ocurrido en el suelo.

Envolvente de falla de Mohr

Fuente: elaboracin propia.

Pruebas de campo utilizadas para determinar la resistencia a corte del suelo

La resistencia a corte puede ser determinada de muchas maneras; La mayora de estos ensayos no evitan los problemas asociados con la alteracin de la muestra debido a su extraccin en el campo. Algunos de los ensayos ms comunes se presentan en la tabla I.

Ensayos de campo utilizados para determinar la resistencia a corte de suelos

NOMBRE DEL ENSAYONORMA

Ensayo de penetracin estndar (SPT)ASTM D-1586

Ensayo de cono de penetracin (CPT)ASTM D-3441

Ensayo de penetrmetro de bolsilloASTM D-1558

Ensayo de corte con veletaASTM D-2573


Los ensayos de campo ofrecen informacin sumamente importante, muchos de esos mtodos determinan la resistencia al cortante indirectamente a travs de correlaciones.

Ensayo de penetracin estndar (SPT)

El ensayo de penetracin estndar (Standar Penetration Test) est estandarizado por la norma ASTM D-1586 y bsicamente sirve para determinar la compacidad y la capacidad soporte del suelo.

Ensayo de cono de penetracin (CPT)

El ensayo de cono de penetracin (CPT) por sus siglas en ingls conocido anteriormente como prueba de penetracin de cono holands, es una prueba de sondeo empleada bsicamente para identificar las condiciones del subsuelo. Un ordenador controla el avance de la sonda y la adquisicin de datos y un registro casi continuo de informacin del subsuelo recogido. El ensayo se realiza principalmente en arcillas blandas, limos blandos y en depsitos de arena fina y media (no funciona en gravas o en depsitos cohesivos de gran dureza). Se encuentra estandarizado por la Norma ASTM D-3441.Pruebas de laboratorio utilizadas para determinar la resistencia a corte del suelo

Para el diseo de sistema de entibacin o cualquier otro mtodo de apuntalamiento de muros se necesita informacin de la resistencia a corte de los tipos de suelo, aunque las pruebas de campo brindan resultados rpidos, es recomendable realizar ensayos de laboratorio que resultan ms confiables. Los ensayos de laboratorio que permiten conocer datos de resistencia a corte del suelo y otros datos importantes se mencionan en la tabla II.

Ensayos de laboratorio utilizados para determinar la resistencia a corte de suelos

NOMBRE DEL ENSAYONORMAS

Ensayo de compresin triaxial, Ensayo consolidado- no drenado (CU)ASTM T297-94

Ensayo de compresin triaxial, Ensayo no consolidado- no drenado (UU)AASHTO T296-05 y ASTM T297-95

Ensayo de compresin triaxial, Ensayo consolidado-drenado (CD)ASTM T297-96

Ensayo de resistencia a la compresin no confinadaASTM T297-97

Ensayo de corte directoASTM T297-98


Ensayos de laboratorio necesarios para el diseo de sistemas de entibacin

Adems de los ensayos mencionados con anterioridad, los cuales permitirn conocer la cohesin del suelo y el ngulo de friccin interna, es necesario realizar las siguientes pruebas para poder disear un sistema de entibacin.

Ensayos de laboratorio necesarios para el diseo de sistemas de entibacin

NOMBRE DEL ENSAYONORMA

Peso especfico de los slidosASTM C-127-04

Ensayo de granulometraASTM D421-98 ASTM D-422-02

ENSAYOS DE PLASTICIDADLmite liquido (LL)ASTM D423-66 (1982)

Lmite plstico (LP)ASTM D424-54 (1982)


Sistema unificado de clasificacin de suelos

Aunque existen distintos mtodos de clasificacin, el que mejor satisface los distintos campos de aplicacin de la mecnica de suelos es el sistema unificado de clasificacin de suelos (SUCS), (desarrollado por Arthur Casagrande en 1942), por lo que es el ms aceptado.

Este sistema clasifica los suelos segn las propiedades de plasticidad o lmites de Atterberg (lmite lquido y lmite plstico) y el tamao de sus partculas mediante una prueba de granulometra. Este sistema se representa mediante un smbolo con dos letras cuyo significado se presenta a continuacin:

Primera y segunda letra:

Simbologa de significados de literales de sistema unificado de clasificacin de suelos

SMBOLODEFINICIN

GGrava

S Arena

MLimo

CArcilla

OOrgnico


Definicin de significados de literales de sistema unificado de clasificacin de suelos

LETRADEFINICIN

PPobremente graduado (tamao de partcula uniforme)

WBien graduado (tamaos de partcula diversos)

HAlta plasticidad

LBaja plasticidad


A continuacin se describe la forma de clasificar un suelo en base a sus caractersticas de plasticidad y granulometra.

Gravas o arenas son: GW, GP, SW o SP, si menos del cinco por ciento del material pasa a travs del tamiz No 200; la designacin bien graduada o mal graduada depende de los valores caractersticos para Cu y Cc obtenidos en el ensayo de granulometra.

Gravas y arenas son: GM, GC, SM, SC, si ms del 12 por ciento del material pasa a travs del tamiz No 200; la designacin limo o arcilla se determina despus de obtener los valores de los limites lquido y plstico de la fraccin menor al tamiz No. 40 y utilizando los criterios de carta de plasticidad de la figura 3.

Grfica de plasticidad para el sistema unificado de clasificacin de los suelos SUCS

Fuente: Joseph E. Bowles. Manual de laboratorio de suelos en ingeniera civil. p. 75.

Las gravas y las arenas se pueden clasificar as:GW-GC SW-SC GP-GC SP-SCGW-GM SW-SM GP-GM SP-SM

Si entre 5 y 12 por ciento del material pasa a traves del tamiz No. 200.

Los suelos de grano fino (ms del 50 % pasa el tamiz No. 200) son ML, OL CL. Si los lmites lquidos son menores que 50 por ciento.

Los suelos de grano fino son: MH, OH, CH, si los lmites lquidos son superiores a 50 por ciento. Los lmites lquido y plstico se ejecutan sobre material correspondiente a la fraccin menor del tamiz nm. 40 de todos los suelos, incluyendo gravas, arenas y suelos finos, utilizando en la ejecucin los procedimientos del ensayo de lmite lquido y plstico. Estos lmites se utilizan con el grfico de plasticidad, para determinar el prefijo M, O o C, dependiendo de la localizacin de las coordenadas de plasticidad de suelo dentro del grfico.

Sistema unificado de clasificacin de los suelos SUCS

Fuente: Joseph E. Bowles. Manual de laboratorio de suelos en ingeniera civil. p. 74.Procedimiento auxiliar para la clasificacin de suelos en laboratorio SUCS

Fuente: Joseph E. Bowles. Manual de laboratorio de suelos en ingeniera civil. p. 75. SISTEMAS DE ENTIBACIN

Frecuentemente se tiene el problema de realizar excavaciones temporales que han de rellenarse posteriormente; por ejemplo, las zanjas para la instalacin de tuberas enterradas, las zanjas de drenaje, para la estabilizacin de taludes, cimentaciones y otros usos. En tales casos se procede a utilizar algn mtodo de entibacin cuyos procesos de instalacin se detallan en el captulo 6.

Componentes de un sistema de entibacin

Un sistema de entibacin est compuesto principalmente por tres elementos principales: puntales, tablaestacas de madera o metlicas y largueros, como lo muestran las figuras 5 y 6.

Componentes de un sistema de entibacin con tablaestacas de madera

Fuente: Osha, Manual de Seguridad laboral en construccin de obra civil, p. 47Componentes de un sistema de entibacin con tablaestacas metlicas

Fuente: Osha, Manual de Seguridad laboral en construccin de obra civil, p. 47

Puntales

Los puntales son columnas horizontales sometidas a compresin, las cuales varan en seccin y en material, dependiendo de las cargas laterales que deben soportar; estos pueden ser de madera o de acero. Los puntales se utilizan como soporte lateral en los entibados ante el empuje horizontal del terreno. Su falla puede ser ocasionada por compresin, pandeo o corte.

Debido a que se comportan como columnas, estos dependen de su relacin de esbeltez la cual puede ser reducida con arrostramientos verticales y horizontales en puntos intermedios del elemento. La longitud de los puntales depende de los anchos de zanjas que se manejen dentro de la obra.

Tipos de puntales

Fuente: Trenching and shoring manual 2011, California DOT. p. 5-1.

En algunos sistemas de entibacin tambin se utilizan puntales con perfiles de acero de tipo H.

Puntal hecho con perfil de acero tipo H

Fuente: Trenching and shoring manual 2011, California DOT. p. 5-5.Tablaestacas de madera

La definicin de tablaestacas se dio a conocer en el inciso 1.6.2.1. (p. 7) Cuando son tablaestacas de madera son tablones que varan en sus dimensiones dependiendo de las propiedades geotcnicas del suelo.

Tablaestacas conectables

Son tablaestacas generalmente de acero, que son conectables entre si por sistemas de machihembrado o de rotula. Se instalan antes de efectuar la excavacin por medio de procesos de hincado o vibracin.

Largueros

Son elementos horizontales que trabajan a flexin y se considera que estn articulados en los puntales en madera o acero. Los largueros son elementos estructurales que actan como vigas sometidas a carga distribuida articulada en los dos extremos. Los largueros suelen ser de madera o de acero y se disponen en posicin horizontal y en contacto longitudinal con la pared de la excavacin o del entibado.

Detalles de los sistemas de entibacin

Existen diferentes sistemas de entibacin dependiendo del tipo de suelo en que se va a trabajar, las sobrecargas debidas a trfico, cimentaciones adyacentes a la zanja, materiales utilizados y la profundidad de la excavacin. Los sistemas de entibacin que se presentan posteriormente se utilizan en zanjas con profundidades de 0 a 4,5 metros.

Entibaciones de madera

El sistema de entibacin de madera es el ms antiguo utilizado en la industria de la construccin, aunque poco a poco est siendo reemplazada por las entibaciones metlicas, no por ello ha dejado de cumplir las solicitaciones requeridas.

Para realizar cualquier tipo de entibacin de madera, se deben considerar diferentes aspectos entre ellos la calidad de la madera a utilizar, la importancia de la obra a realizar y la calidad del suelo. Como cualquier otro sistema, la entibacin de madera presenta ventajas y desventajas, los cuales se detallan a continuacin.

Ventajas de las entibaciones de madera

La madera por tradicin es el material por excelencia para las entibaciones, las caractersticas de este material presentan un gran atractivo a los constructores y a continuacin se habla de ellas.

Su realizacin implica materiales de fcil acceso.

Su costo es razonable.

Es recomendable para excavaciones poco profundas y de corto tiempo de ejecucin.

Se recomiendan cuando la solicitacin no es tan importante y la excavacin no comprometa la capa subterrnea

Desventajas de las entibaciones de madera

La madera tambin tiene desventajas por ser un material de origen organico, las caractersticas que a continuacin se indican dejan en claro que este material no es el ideal.

Tiene limitaciones tanto en la altura de excavacin como de la cantidad de soporte la cual depender exclusivamente de los puntales de soporte y de la madera elegida para dicho efecto.

Su confeccin es lenta.

Es necesario un mantenimiento constante en las placas de soporte y en el clavado.

Mayor uso de mano de obra.

Muy baja vida til.

No es recomendable para suelos con presencia de napas subterrneas.

Su forma puede dar lugar a elementos sometidos a torsin, hinchamiento y pandeo.

Determina un factor importante de riesgo a la hora de colocacin y retiro de las entibaciones puesto que son colocadas despus de realizada la excavacin final no otorgando seguridad en el periodo de realizacin de esta.

Dimensiones comerciales de la madera en Guatemala

En el mercado guatemalteco se puede obtener madera para la construccin, la que se comercializa aserrada, ya sea rstica o cepillada, en forma rectangular, llamndose a su seccin escuadrilla y vendindose en unidades de pie tabla. Los pie tabla son uniformes y contienen 144 pulgadas cbicas, o el equivalente a una tabla de 1 x 12 x 12 pulgadas. Las dimensiones comerciales en Guatemala se pueden clasificar tal como se muestra en la tabla VII.

Dimensiones comerciales de madera en Guatemala

DENOMINACINESCUADRILLA

VIGAS5" X 8" para arriba

VIGUETAS4" X 6" para arriba

COLUMNAS4" X 4" para arriba

PARALES3" X 3"

COSTANERAS3" X 4"

REGLA2" X 3"

TABLN2" X 12"

TABLONCILLO1-1/2" X 12"

TABLA1" X 12"


Entibacin horizontal de madera

Las entibaciones horizontales se realizan colocando los tablones horizontalmente, uno debajo del otro, conforme va bajando la excavacin. Los tablones deben apuntalarse o asegurarse con anclajes.Entibacin horizontal con puntales


Entibacin horizontal con anclajes

Fuente: elaboracin propia.Entibacin vertical de madera

Las entibaciones verticales de madera se utilizan cuando se presentan terrenos muy blandos, ya que los tablones no se pueden sostener. Antes de iniciar la excavacin se hincan en el terreno los tablones a una profundidad de 0,3 metros como mnimo, esto en cada etapa del trabajo.

Entibacin vertical con puntales


La entibacin vertical tambin se puede realizar por medio de anclajes como lo muestra la figura 12.

Entibacin vertical con anclajes


Entibacin ligera de madera

Este tipo de entibado es el ms sencillo y se debe utilizar en suelos cohesivos firmes y para profundidades promedio de 0 a 3 metros, solo consta de tablones verticales y puntales de madera. Se aconseja no utilizar este tipo de entibacin si tiene que resistir solicitaciones de cargas de trfico o si hay cimientos de estructuras adyacentes a la zanja.

Entibacin ligera de madera

Fuente: Universidad industrial de Santander, Manual para clculo de entibados, p. 35.La tabla VIII indica una configuracin mnima para utilizarse en este tipo de entibacin, el ancho mximo con el que se trabaja es de 2 metros.

Secciones y espaciamientos mximos para entibado ligero

Profundidad H(m)0 a 3 m

TABLAESTACA (Tablones)Seccin transversal (pulg)8 " x 1- 1/2"

Espaciamiento mximo S (m)1

PUNTALESSeccin transversal (pulg)4" x 4"

Espaciamiento mximo vertical D (m)1

Espaciamiento mximo horizontal S (m)1

Fuente: Universidad industrial de Santander, Manual para clculo de entibados, p. 36.

Entibacin discontinua

Este sistema es utilizado en arcillas firmes, consta de tablones o tablaestacas de madera, puntales y largueros. La profundidad mxima que se puede trabajar con este sistema es de 4,5 metros y para anchos menores a 2 metros, con nivel fretico por debajo de la excavacin.

Entibacin discontinua

Fuente: Universidad industrial de Santander, Manual para clculo de entibados, p. 37.La siguiente tabla muestra las secciones y espaciamientos mximos para entibado discontinuo.

Secciones y espaciamientos mximos para entibacin discontinua

TIPO DE SUELOARCILLA FIRMEARCILLA MEDIA

PROFUNDIDAD H (m)0 a 33 a 4,50 a 33 a 4,5

TABLAESTACA (Tablones)Seccin transversal (pulgadas)8" x 1-1/2"8" x 1-1/2"8" x 2"8" x 2"

Espaciamiento mximo M (metros)0,60,60,60,6

PUNTALESSeccin transversal (pulgadas)4" x 4"4" x 4"4" x 4"4" x 4"

Espaciamiento mximo vertical D (metros)10,810,8

Espaciamiento mximo horizontal S (metros)10,910,9

Largo T (pies)6666

LARGUEROSSeccin transversal (pulgadas)8" x 6"10" x 6"10" x 6"10" x 6"

Espaciamiento mximo D (metros)10,810,8


Debido a que la seccin de la entibacin tiene una menor longitud que la profundidad de la zanja, esta se debe entibar por mdulos, cuando se termine un mdulo completo y se empiece otro, estos deben quedar doblemente apuntalados para garantizar una mejor resistencia, como lo muestra la figura 15.

Seccin longitudinal y transversal del empalme del entibado discontinuo

Fuente Universidad industrial de Santander, Manual para clculo de entibados, p. 38.

Entibacin contina

Este sistema es utilizado para suelos arcillosos blandos, suelos granulares poco cohesivos y suelos arenosos, los cuales tienen poca estabilidad y necesitan ser contenidos en toda su rea para evitar un desprendimiento progresivo del material. Se entiban completamente las caras laterales de la zanja por medio de tablones de madera o tableros clavados a los largueros y sostenidos por los puntales. Todos sus elementos deben ser capaces de soportar las cargas laterales adems de las solicitaciones por sobrecarga.

La profundidad mxima que se puede trabajar con este sistema y para los tipos de suelo mencionados son aproximadamente 4,5 metros, para anchos menores de 2 metros y nivel fretico rebajado o por debajo de la excavacin.

En la figura 16 se puede observar la configuracin que debe llevar el entibado continuo, y en la tabla X se aconsejan las distancias mnimas para dar un correcto soporte a la zanja.

Entibacin contnua


Secciones y espaciamientos mximos para entibacin continaTIPO DE SUELOARCILLAS BLANDAS, GRANULARES POCO COHESIVOS, SUELOS ARENOSOS

PROFUNDIDAD H (m)0 a 33 a 4.5

TABLAESTACA (Tablones)Seccin transversal (pulg)8" x 1-1/2"8" x 1-1/2"

PUNTALESSeccin transversal (pulg)4" x 4"4" x 4"

Espaciamiento mximo vertical D (m)10,8

Espaciamiento mximo horizontal S (m)0,80,6

Largo T (pies)66

LARGUEROSSeccin transversal (pulg)8" x 6"10" x 6"

Espaciamiento mximo D (m)10,8

Fuente: Universidad industrial de Santander, Manual para clculo de entibados, p. 40.En este tipo de entibacin tambin se debe empalmar el entibado, tal como lo indica la figura 17.

Seccin longitudinal y transversal del empalme de la entibacin continua


Entibaciones metlicas

Las entibaciones metlicas son ms recomendables que las entibaciones de madera, pues aseguran mediante el acero una mayor estabilidad en la ejecucin de los frentes de trabajo.

Existen varios tipos de entibaciones metlicas, entre los cuales destacan:

Tablaestacas de aceroSistemas de cajones o cajas de zanjaSistemas con guas deslizantes (doble corredera y sistema paralelo)Andamios hidrulicosAl igual que las entibaciones de madera, las entibaciones metlicas ofrecen ventajas y desventajas, las cuales se describen a continuacin.

Ventajas de las entibaciones metlicas

A continuacin se hablar de las caractersticas del material metlico, que es muy conocido en la regin. Las entibaciones metlicas ofrecen diferentes ventajas:

Permite diferentes anchos para la excavacin.Permite excavaciones profundas.Tiene mayor resistencia a los esfuerzos de empujes solicitantes.Necesita menos mano de obra para su colocacin y retiro.Permite una mayor rapidez de avance.Una perdida muy reducida o nula.No es necesario otros elementos ms que los utilizados en las excavaciones mismas para su manipulacin, colocacin y retiro.Provee un nivel de confianza muy elevado.

Desventajas de las entibaciones metlicas

Entre las desventajas que se presentan con un sistema de entibacin metlico se tienen:

Necesita un grado de capacitacin para la colocacin y extraccin de los mdulos en forma correcta y segura para cada tipo de sistema.

Tiene un costo elevado por ser un mercado poco abarcado en nuestro Pas.El costo de las entibaciones metlicas es alto en comparacin a las entibaciones de madera pero, considerando las garantas de seguridad que otorga se elige el sistema, siendo el ms utilizado.

Tablaestacas metlicas

Las tablaestacas metlicas son piezas prefabricadas, rectas, de seccin transversal constante y alargada cuyos extremos estn dotados de juntas para su unin a otras tablestacas idnticas. El acoplamiento entre tablestacas metlicas se hace por desplazamiento de una pieza con otra dado que cuenta con conexin machihembra a lo largo de la junta. Su empleo es por hinca sucesiva en el terreno, en el sentido de su longitud, para formar pantallas continuas, que reciben el nombre de tablestacados. La hinca es en vertical generalmente o con ligera inclinacin.

La gran desventaja es el excesivo peso de estos elementos puesto que su manejo y colocacin genera altos costos por el equipo necesario para su instalacin.

Las tablestacas metlicas son las ms usadas debido a la gran diversidad de presentaciones, formas, resistencia, y peso. Dentro de este tipo de tablestacas existen tablestacas de seccin plana y modular. Las primeras, es decir, las planas tienen una resistencia a flexin, perpendicularmente a su plano, muy reducida, siendo por eso inadecuadas para formar pantallas de contencin de tierras. Y el segundo tipo, las tablestacas modulares son aquellas que se ensamblan unas con otras, dan lugar a pantallas onduladas de elevada resistencia a flexin.

El tablestacado es un procedimiento considerable costoso debido a ello, este debe realizarse de forma correcta para evitar fallas y el mal funcionamiento de la tablestaca.

Propiedades de secciones de tablaestacas metlicas

Fuente: Principios de ingeniera de cimentaciones, Braja Das, p. 836.

Entibacin con tablaestacas metlicas

Fuente: Iguazuri, Tecnologa moderna para la entibacin de zanjas, p. 32.

Sistemas de entibacin de cajones o cajas de zanja

Este sistema comprende situaciones entre 3 a 7 metros de profundidad. Est compuesto por puntales estndar para entibaciones expandibles, paneles laterales que recibirn las cargas pertinentes, los cuales son de metal reforzado por la cara inferior con placas verticales las cuales soportan la carga lateral mediante los puntales los cuales van sujetos a las planchas con pasadores los que se fijan en los rieles que traen incorporados.

Su colocacin y extraccin debe realizarse con una excavadora de 20 toneladas por la presin lateral a la cual se ve sujeta. Cada mdulo tiene entre 3 y 4 metros de largo y entre 2 y 2,5 metros de altura en su primer cuerpo, el cual puede ampliarse con una extensin de las mismas caractersticas de 1,5 metros. Estas medidas pueden variar segn el proveedor. Se recomienda utilizar a lo mximo 3 extensiones las cuales permitirn una altura mxima de entibacin de casi 10 metros. Este sistema es el ms utilizado para la solucin de entibaciones.

Vista frontal sistema cajn

Fuente: Henrique Valladares, Clculo y diseo de entibaciones para excavaciones en profundidad, p. 47.

Vista isomtrica de sistema cajn

Fuente: Henrique Valladares, Clculo y diseo de entibaciones para excavaciones en profundidad, p. 47.Sistemas de entibacin con guas deslizables

Como su nombre lo indica, estos sistemas poseen guas deslizables y se dividen en dos tipos: el sistema de doble corredera y el sistema paralelo. A continuacin se detalla cada uno de ellos.

Sistema doble corredera

Este sistema se compone de 2 paneles, entre 3 y 4 metros de largo y entre 2 y 2,5 metros de altura, con una altura total entibada de 2,40 + 2,40 = 4,80 metros. Esta altura puede implementarse con pilares de apoyo de mayor envergadura pudiendo resistir la carga de hasta 3 paneles los que llegan a una altura superior a los 7 metros.

Los paneles se deslizan por un riel doble corredera instalando el panel superior por la parte externa del riel y el panel inferior por la parte interna.

Al estar los paneles superiores e inferiores en distinto plano se reduce el rozamiento de stos con el terreno y por tanto su adhesin al mismo. Adems, esto permite extraer los paneles inferiores sin mover los superiores, lo que involucra una gran eficiencia en el proceso de rellenos compactados. El ancho interior entre paneles vara entre 1,00 y 1,20 metros. Para mayor ancho interior se colocan extensiones de los puntales, pudiendo llegar a 3 metros y ms.

Este mtodo no implica gran diferencia en avance en relacin al sistema de cajones pero permite una mayor velocidad en la ejecucin del relleno y la compactacin pues se pueden retirar los paneles inferiores, rellenar luego sacar la parte superior de la estructura lo que implica un mayor grado de seguridad en esa faena.

Utiliza un elemento de refuerzo usado como gua lateral el cual posibilita un deslizamiento de paneles en distintos niveles y planos para su fcil colocacin y extraccin, con ello reduce el roce producido por las paredes de la excavacin y los paneles pues la presin se hace en paneles independientes y no en toda la estructura en s.

Vista frontal sistema doble corredera


Vista isomtrica sistema doble corredera


Sistema paralelo

Este sistema se compone de dos paneles de dimensiones entre 3 y 4 metros de largo y entre 2 y 2,5 metros de altura, ms un panel extensin por lado de hasta una altura de 1,5 metros.

El ancho libre interior estndar entre paneles es de 0,75 metros y se agregan extensiones de vigas para lograr el ancho requerido para cada obra, llegando a 8 metros y ms.

El funcionamiento de este sistema es el mismo que el de doble corredera, pero permite un ancho interior mucho mayor y la altura libre para la colocacin de tubos puede llegar a ser de 3 metros o ms. Permite mayores luces puesto que se utiliza como puntales vigas perfil H que dependiendo de sus dimensiones cambian la resistencia final de la entibacin. Las vigas son inextensibles, por lo mismo, la posicin o dimensin final de la excavacin debe estar presentada en una sola solucin.Vista frontal sistema paralelo


Vista isomtrica de sistema paralelo


Entibacin hidrulica

Es un sistema europeo que utiliza elementos estndar de paneles con mtodos de entibaciones con tablaestacas. Las tablaestacas son perfiles cerrados con agujeros a cada 50 centmetros, donde se colocan los tornillos de arrastre en uno u otro sentido.

Creado para situaciones especiales donde las caractersticas no son las usuales para una excavacin, espacios reducidos. Incorpora tecnologa de punta utilizando un sistema hidrulico con el fin de aminorar el esfuerzo cortante al ejercer la misma presin ejercida por el efecto de corte directo. Este sistema garantiza un funcionamiento totalmente libre de sacudidas, golpes y vibraciones.

Sistema de entibacin hidrulica

Fuente: Pressbox, Manual de entibaciones hidrulicas, p. 3

EMPUJE DE TIERRA EN ENTIBACIONES

Para definir el empuje de tierra sobre las estructuras de retencin, se puede decir en forma general, que en l se involucran problemas que se le presentan al ingeniero para determinar las tensiones en la masa de suelo que actan sobre una estructura.

La mecnica de suelos se basa en varias teoras para calcular la distribucin de tensiones que se producen en los suelos y sobre las estructuras de retencin. Cronolgicamente, Coulomb (1776) fue el primero que estudi la distribucin de tensiones sobre muros y posteriormente, Rankine (1875) public sus experiencias.

El empuje de tierras es considerado directamente proporcional a la profundidad del suelo. Presin pasiva y presin activa son trminos usados para describir condiciones lmite de presiones de tierra contra la estructura lateral de contencin. Enseguida se dan a conocer los principales conceptos de empuje de tierras.

Presin de tierra en reposo

La presin de tierra en reposo es una funcin de la resistencia al cortante del suelo, su historia esfuerzo - deformacin y su historia de meteorizacin. El valor de la presin de reposo solamente debe aplicarse para aquellas situaciones de diseo donde el muro no puede moverse lateralmente por ningn motivo.Para una superficie de tierra horizontal el coeficiente de presin de reposo se define como la relacin entre el esfuerzo horizontal y el vertical efectivos, en el suelo bajo condiciones cero deformacin. Para una masa de suelo normalmente consolidada que no ha sido sometida a remocin de cargas ni a actividades que hayan producido movimientos laterales, el coeficiente de presin de tierra al reposo es igual a:

Frmula de Jky (1944): Ko = 1 sen

Brooker y Ireland (1965, ms aceptada en arcillas): Ko = 0.95 - sen

Donde:

Ko = Coeficiente de distribucin de carga en reposo = ngulo de friccin interna

En general se utilizan valores empricos:

Valores empricos de la permeabilidad


Para una pared vertical que sostiene una superficie de tierra inclinada, el coeficiente de reposo puede obtenerse por la siguiente ecuacin:Ko = Ko (1 - sen )

Donde:

= Angulo de inclinacin del suelo arriba del muro

Las tensiones en reposo de una capa de suelo est condicionada no solo por el peso del mismo sino por su historia previa; durante eventuales recargas anteriores nuevas deposiciones, ciclos climticos, por ello se deben considerar casos donde los suelos cohesivos han sufrido tensiones efectivas superiores a las que estn recibiendo actualmente. Este tipo de suelos suelen llamarse suelo sobre consolidado y tiene un valor mayor a los suelos analizados anteriormente.

Esta diferencia se basa en que aparecen mayores fuerzas horizontales, por su estado tiene una frmula emprica:

Donde:

= ngulo de friccin interna efectiva del terreno(Roc) = Razn de sobre consolidacin

Presiones activas

La presin activaocurre cuando existe una relajacin en la masa de suelo que lo permite moverse hacia fuera del espacio que limitaba la tensin del suelo (por ejemplo un muro de tierra que se rompe); esto es que el suelo est fallando por extenderse. sta es la presin mnima a la que el suelo puede ser sometido para que no se rompa.

Representacin grfica de la presin activa en suelo horizontal


Presin activa de tierra de Rankine

La teora de Rankine indica que para calcular el coeficiente de presin activa de Rankine en un terreno horizontal se debe calcular con la siguiente expresin:

Ka = (1 sen ) / (1 + sen )

En cuanto a los terrenos inclinados, la teora de Rankine con respecto a la presin activa indica que si detrs de una estructura de contencin se tiene un suelo granular (cohesin =0) y un ngulo con respecto a la horizontal, a cualquier profundidad H, la presin activa de Rankine ser:a = h Ka

Donde:

Ka = Coeficiente de friccin activa de Rankine

La fuerza total por unidad de longitud del muro para terreno horizontal o terreno inclinado ser:

Pa = H Ka

Donde:

= Peso especfico del sueloH= Profundidad del suelo

Notacin para la presin activa en un suelo inclinado

Fuente: principios de ingeniera de cimentaciones, Braja Das, p. 348.Es importante considerar la teora de Rankine para el diseo de sistemas de entibacin.

Presin activa de tierra de Coulomb

Los clculos de la presin activa de Rankine, se basan en la hiptesis de que el muro no tiene friccin. En 1776, Coulomb propuso una teora para calcular la presin lateral de tierra sobre un muro de retencin con relleno granular, tomando en cuenta la friccin del muro.[footnoteRef:3] [3: Das, Braja M. Principios de ingeniera de cimentaciones. p. 350.]

Para aplicar la teora de la presin activa de Coulomb, se considera un muro de retencin con su espalda inclinada un ngulo respecto a la horizontal, como muestra la figura 28. El relleno es un suelo granular que se inclina un ngulo con la horizontal y es el ngulo de friccin entre el suelo y el muro ( es decir el angulo de friccin del muro).

Presin activa de tierra de Coulomb

Fuente: principios de ingenieria de cimentaciones, Braja Das, p. 351.Bajo presin activa, el muro se movera alejandose de la masa de suelo (hacia la izquierda en la figura 28 a). Coulomb supuso que, en tal caso, la superficie de falla en el suelo seria un plano (por ejemplo BC1, BC2), entonces la fuerza activa en el ejemplo, considerando una posible cua de falla de suelo ABC. Las fuerzas que actan sobre esta cua ABC1 ( por unidad de longitud en ngulo recto a la seccin transversal mostrada) son las siguientes:

El peso W de la cua.

La resultante, R de las fuerzas normales y cortantes resistentes a lo largo de la superficie BC1. La fuerza R estar inclinada un ngulo respecto a la normal a la superficie BC1.

La fuerza activa por longitud unitaria del muro, Pa. La fuerza Pa estar inclinada un ngulo respecto a la normal al respaldo del muro.

Para fines de equilibrio, un tringulo de fuerzas se dibuja como muestra la figura 28 (b).Note que 1 es el ngulo que BC1 forma con la horizontal. Como la magnitud de W as como las direcciones de las tres fuerzas son conocidas. El valor de Pa ahora es determinado. El valor mximo de Pa as calculado es la fuerza activa de Coulomb y se expresa de la siguiente manera:

Donde:

Ka = coeficiente de presin activa de coulomb

Presiones pasivas

La presin pasiva ocurre cuando la masa de suelo est sometida a una fuerza externa que lleva al suelo a la tensin lmite de confinamiento. Esta es la mxima presin a la que puede ser sometida un suelo en el plano horizontal.

Representacin grfica de la presin pasiva


Presin pasiva de tierra de Rankine

La teora de presin activa de tierra de Rankine considera que para un suelo Horizontal, el coeficiente de presin pasiva de Rankine se debe calcular con la siguiente ecuacin:

Kp = ( 1 + sen ) / (1 - sen )

Para un relleno inclinado se considera una estructura de retencin vertical sin friccin con un relleno granular (cohesin=0), la presin pasiva de Rankine (PP) a cualquier profundidad se determina de manera similar a como se hizo en el caso de la presin activa.

Donde:

Igual que en el caso de la fuerza activa, la fuerza resultante PP, esta inclinada a un ngulo con respecto a la horizontal y cruza el muro a una distancia H/3 desde el fondo del muro.

Presin pasiva de tierra de Coulomb

Coulomb (1776) tambin presento un anlisis para determinar la presin pasiva de la tierra en muros con friccin. Para comprender la determinacin de la fuerza pasiva de coulomb se debe considerar la figura 30.

Presin pasiva de tierra de Coulomb

Fuente: principios de ingeniera de cimentaciones, Braja Das, p. 379.

Al igual que el caso de la presin activa, Coulomb supuso que la superficie potencial de falla en el suelo es un plano. Para una cua de falla de prueba, como la ABC1, las fuerzas por longitud unitaria del muro que actan sobre la cua son:

El peso, W, de la cuaLa resultante, R, de las fuerzas normal y cortante sobre el plano BC1La fuerza pasiva, PP

La figura 30 (b) muestra el tringulo de fuerzas en equilibrio para la cua de prueba ABC1, de este tringulo de fuerzas, el valor de Pp se determina porque son conocidas la direccin de las tres fuerzas y la magnitud de una de ellas.

Donde:

Kp = coeficiente de presin pasiva de Coulomb

Cortes apuntalados

Un corte apuntalado es aquella excavacin o zanja que utiliza cualquiera de los sistemas de entibacin existentes. Es decir que sus laterales estn protegidos contra derrumbes u otros daos.

Presin lateral de tierra en entibaciones

La presin lateral de tierra en entibaciones se calcula por medio de los diagramas de presin para los distintos tipos de suelo; los cuales se describen para cada tipo de suelo en particular en el captulo 5.

DISEO DE COMPONENTES DE UN SISTEMA DE ENTIBACIN CON TABLAESTACAS METLICAS

Diagramas para la distribucin de la presin lateral de tierra contra muros de retencin

Los diagramas de presin o diagramas de empujes aparentes son diagramas semiempiricos que fueron desarrollados por Terzaghi y Peck (1967) y perfeccionados por Peck (1969) para el clculo de cargas envolventes de los puntales en excavaciones entibadas, tanto para arenas como para arcillas.

Envolventes de presin para los distintos tipos de suelo

Dentro del anlisis requerido se puede mencionar las fuerzas distintas para los materiales. En seguida se dan a conocer cada uno de los diagramas envolventes de presin utilizados para arenas, arcillas blandas y medias y para arcilla firme.

Cortes en arena

La arena precisa un sistema de entibacin por sus caractersticas moleculares. Para disear un sistema de entibacin en un corte de arena se debe considerar el diagrama de presin que se presenta en la figura 31.

Envolvente de presin para arena

Fuente: Braja Das. Principios de cimentaciones. p. 522

Esta envolvente de presin permite obtener la siguiente ecuacin:

Donde:

= peso especficoH = altura de corteka = coeficiente de presin activa de Rankine

Cortes en arcillas blandas y medias

Las arcillas precisan un sistema de entibacin por sus caractersticas moleculares. La envolvente de presin para arcillas blandas y medias se muestra en la figura 32, y es aplicable para la condicin H/C>4.

Donde:

C= Cohesin no drenada ( = 0).

La presin Pa est dada por:

Envolvente de presin para arcillas blandas y medias

Fuente: Braja Das. Principios de cimentaciones. p. 522.

Cortes en arcilla firme

Tambin las arcillas firmes requieren un sistema de entibacin por sus caractersticas moleculares. La figura 33 muestra la envolvente de presin que se utiliza para los cortes en arcilla firme y proporciona la siguiente ecuacin:

Es aplicable a la condicin Envolvente de presin para arcilla firme

Fuente: Braja Das. Principios de cimentaciones. p. 522

Limitaciones de las envolventes de presin

Estas envolventes tienen algunas limitantes y es necesario conocerlas para darles el uso adecuado. Al utilizar las envolventes de presin antes descritas, se deben tener en cuenta los siguientes aspectos:

Las envolventes de presin son llamadas a veces envolventes de presin aparente. Sin embargo la distribucin de presin real es una funcin de la secuencia de construccin y de la flexibilidad relativa de la tablaestaca.

Se aplican a excavaciones con profundidades mayores a 6 metros.

Se basan en la suposicin de que el nivel fretico est debajo del fondo del corte.

Se supone que la arena esta drenada con presin de poro igual a ceroSe considera que la arcilla no est drenada y no se considera la presin de poro.

Cortes en suelo estratificado

En ocasiones, cuando se construye un sistema de entibacin apuntalado se encuentran estratos de arcilla y arena (ver figura 34 a). En este caso, Peck (1943) propuso que se determine un valor equivalente de la cohesin (=0) de la siguiente manera:

Donde:

H= altura del cortes= peso especfico de la arenaHs altura del estrato de la arenaKs= coeficiente de presin lateral de tierra para el estrato de arena (1)s= ngulo de friccin internaqu= resistencia a compresin no confinada de la arcillan= coeficiente de falla progresiva (vara de 0,5 a 1, valor promedio 0,75)

El peso especfico promedio a, de los estratos se expresa como:

=

Donde: silt = peso especfico del estrato de arcillaUna vez determinados los valores de la cohesin y del peso especfico, los envolventes de presin de la arcilla se usan para disear los cortes. Similarmente cuando se encuentran varios estratos de arcilla en el corte (figura 34 (b)). La cohesin no drenada promedio es:

Donde:

c1, c2 ,, cn = Cohesin no drenada en los estratos 1, 2, ., n.H1, H2,.., Hn= espesores de las capas 1, 2,n.

El peso especfico promedio, , es:

Suelos estratificados en cortes apuntalados

Fuente: principio de ingeniera de cimentaciones, Braja Das, p. 524.Diseo de puntales

En los trabajos de construccin, los puntales deben tener un espaciamiento mnimo vertical de aproximadamente 3 metros, y son en realidad columnas horizontales sometidas a flexin. La capacidad de carga de las columnas depende de la relacin de esbeltez, La cual es reducida proporcionando soportes verticales y horizontales en puntos intermedios. Para cortes anchos, el empalme de los puntales es necesario.

Para el diseo de los puntales debe utilizarse un sistema conservador simplificado para determinar las cargas en los puntales.

Se determina la envolvente de presiones para el corte apuntalado (se debe mostrar los niveles propuestos para los puntales). La figura 35 muestra una envolvente de presiones para un suelo arenoso (puede tratarse tambin de una arcilla). Los niveles de los puntales estn marcados como A, B, C y D. Las tablaestacas se suponen articuladas en los niveles de los puntales, excepto para el de la parte superior y el del fondo. En la figura 35 (a), las articulaciones estn en los puntales B y C.

Determinacin de las cargas de los puntales

Fuente: Principios de ingeniera de cimentaciones, Braja Das. p. 526.

Se deben determinar las reacciones para las dos vigas simple en voladizo (parte superior y fondo) y de todas las vigas simples intermedias. En la figura 35 (b) esas reacciones son A, B1, B2, C1, C2 y D.

Las cargas puntuales en la figura 54 se calculan de la siguiente manera:

PA= (A)(s)PB= (B1+B2)(s)PC= (c1+C2) (s)PD=(D)(s)

Donde:

Pa, PB, PC, PD= Cargas que deben tomar los puntales individuales en los niveles A, B, C, D, respectivamente.

A, B1, B2, C1, C2, D = Reacciones calculadas en el paso 2 (unidad: Fuerza/longitud unitaria del corte apuntalado)

S = Espaciamiento horizontal de los puntales.

Diseo de Tablaestacas

Los siguientes pasos estn implicados en el diseo de tablaestacas, para cada una de las secciones mostradas en la figura 35 (b) se determina el momento flexionnte mximo.

Se determina el valor mximo de los momentos flexionntes mximos (Mmax) obtenidos en el paso 1. Es importante notar que la unidad de este momento ser, por ejemplo, libra-pie/pie (KN. m/m) de longitud de tablaestaca.

Se debe obtener el mdulo de seccin requerido de las tablaestacas con la siguiente ecuacin:

Donde:

= Esfuerzo admisible de flexin del material de la tablaestaca

Se debe escoger una tablaestaca que tenga un mdulo de seccin mayor o igual al mdulo de seccin requerido de una tabla como la tabla XI.

Diseo de largueros

Los largueros se tratan como miembros horizontales continuos si se empalman apropiadamente. En forma conservadora, tambin se tratan como si estuviesen articulados en los puntales.

Para la seccin mostrada en la figura 35 (a), los momentos mximos para los largueros (suponiendo que estn articulados en los puntales) son:

Al nivel A, Mmax =

Al nivel B, Mmax =

Al nivel C, Mmax =

Al nivel D, Mmax =

Donde:A, B1, B2, C1, C2 y D son las reacciones bajo los puntales por unidad de longitud de la tablaestaca (paso 2 del diseo de puntales)

Por ltimo se debe determinar el mdulo de seccin de los largueros

Ejemplo de aplicacin

Se requiere disear los componentes de un sistema de entibacin para un corte de arena con peso especfico =17 KN/ m, cohesin = 0 y ngulo de friccin interna de 35 grados, como lo muestra la figura 36.

a) Dibuje la envolvente de presin de la tierra y determine las cargas en los puntales, espaciados horizontalmente a 3 metros centro a centro.

b) Determinar la seccin de la tablaestaca.

c) Determinar el mdulo de seccin requerido de los largueros en el nivel B. Considerar adm = 170 MN / m.

Ejemplo de diseo sistema de entibacin

Fuente: Principio de ingeniera de cimentaciones, Braja Das, p. 528.

Inciso (a):

Previo a resolver esta situacin, se inicia calculando el coeficiente de friccin activa de Rankine, el cual se utilizara para calcular la presin activa, cuya ecuacin es proporcionada por la envolvente de presin de la arena.

Ka = ( 1 sen ) / (1 + sen )Ka = (1-sen35)/(1+sen35)Ka = 0,271

Envolvente de presin para arena del ejemplo


Posterior al dibujo de la envolvente de presiones, en este caso para la arena, se procede a calcular la presin activa con la siguiente ecuacin:

Pa = 0,65HKaPa = 0,65*(17 KN/m)*(6,5 m)*(0,271) Pa = 19,46 KN / m

Como se indic en el procedimiento de clculo de los puntales, se debe calcular las reacciones, para lo cual se debe establecer un esquema de las cargas y las reacciones como lo indica la figura 38.

Esquema de cargas y reacciones


A continuacin se procede a calcular las reacciones A y B1:

Reaccin en A:

MB1 = 0A*(2 m) - (19,46 KN/m)(3m)*(1,5 m) =0A = 87,57 KN / 2 mA = 43,78 KN / m

Reaccin en B1

B1 = (19,46 KN/ m)(3 m) 43,78 KN / mB1 = 14,6 KN / m

A continuacin se calculan las reacciones en C y B2

Reaccin en C

MB2 = 0(19,46 KN / m)(3,5 m)(1,75 m) - (2 m)* C = 0C = (119,19 KN) / 2 mC = 59,59 KN / m

Reaccin en B2

B2 = (19,46KN/m )(3,5 m) 59,59 KN/mB2 = 8,52 KN / m

Enseguida se debe calcular las cargas en los puntales as:

En A = (A) (S) =(43,78 KN/m)(3 m) = 131,34 KNEn B = ( B1+ B2) (S) = (14,60 KN/m+8,52 KN/m)(3m)=69,36 KNEn C = (C) (S) = (59,59 KN/m)(3m)=178,77 KN

En base a dichas cargas se determina el puntal a utilizar en el sistema de entibacin.

Inciso (b)

Se procede a trazar el diagrama de corte para los largueros que se consideran como vigas, articulados en los puntales. Con el objetivo de conocer las distancias x1 y x2. Tal como se aprecia en la figura 39.

Diagramas de corte basados en los diagramas de carga


De los diagramas de corte podemos determinar las distancias x1 y x2 por medio de tringulos semejantes:

Determinando x1:

X1 =1,11 m

Determinando x2:

X2 = 1,02 mBasado en los diagramas de corte, se procede a calcular los momentosMomento en A: (1m)(19,46 KN) =9,73 KN*m Momento en C: (29,19 KN)(1,5 m) =21,89 KN*m Momento en B (14,6 KN)(0,89m) = 6,5 KN*mMomento en B (4,17 KN) (0,98 m) = 4,17 KN*m

El momento mximo es el momento en C, por lo que:

Donde:

Sx= Mdulo de seccin de la tablaestaca por unidad de longitud de la estructura.adm = esfuerzo admisible de flexin de la tablaestaca.

Inciso (c)

Se determina el momento mximo para el larguero en el punto B:

Mmax = 26,01 KN*mPor ltimo se debe calcular el mdulo de seccin requerido para los largueros, as:

Interpretacin de resultados

En base a los resultados obtenidos, se procede a ubicar los componentes que cumplan con los requerimientos de diseo del sistema de entibacin.

La tablaestaca a utilizar debe tener un mdulo de seccin Sx mayor a 38,62x10-5 m3 /m. La que cumple dicho requerimiento es la tablaestaca PZ-22, cuyas caractersticas se aprecian en la tabla XI. Su mdulo de seccin es Sx= 97 X10-5 m/m de tablaestaca.

De igual manera se propone un larguero que tenga un mdulo de seccin mayor al de diseo (Sx= 45,9x10-5 m3=28 pulg3). El elemento que cumple dicho requerimiento es una viga de tipo W 10x30 AISC, cuyo mdulo de seccin en el eje x es de 32,4 pulgadas cbicas. (Otras caractersticas de dicho elemento se aprecian en los apndices A y B).

Para los puntales se puede utilizar la seccin de viga (W 5x19 AISC), ya que soporta cargas puntuales mayores a 178,77 Kilo Nwtones que es la mayor carga que deben soportar los mismos.

Grfica de resultado de diseo de sistema de entibacin con tablaestacas metlicas


INSTALACIN DE UN SISTEMA DE ENTIBACIN

Procedimiento de instalacin de sistemas de entibacin

En el presente captulo se dan a conocer las formas de instalacin de distintos sistemas de entibacin. Previo a realizar la instalacin de cualquiera de dichos sistemas se deben considerar las respectivas medidas de seguridad, las cuales se describen a continuacin.

Medidas de seguridad en excavaciones temporales

Como en toda actividad y especialmente en la construccin hay que revisar la seguridad industrial. Antes de realizar cualquier excavacin hay que verificar los siguientes aspectos:

Las condiciones del sueloLa proximidad de edificios, instalaciones, carreteras y cualquier otra fuente de vibracinSi el suelo ha sido alterado de alguna formaLa proximidad de ros, alcantarillados o cableados subterrneos

Segn avanza la excavacin hay que observar:

Si cambian las condiciones del suelo, especialmente despus de haber llovidoEl buen estado de los elementos del sistema de entibacin (puntales, largueros y tablaestacas)Actuaciones previas

Antes del comienzo de los trabajos, es preciso conocer una serie de circunstancias que pueden incidir en la seguridad de los mismos y que como mnimo sern:

Caractersticas del terreno en relacin a los trabajos que se van a desarrollar, tales como: talud natural, capacidad portante, nivel fretico, contenido de humedad, posibilidad de filtraciones, estratificaciones, alteraciones anteriores del terreno.

Proximidad de edificaciones y caractersticas de sus cimentaciones, as como posibles sobrecargas en las proximidades de las paredes de la excavacin.

Existencia o proximidad a instalaciones y conducciones de agua, electricidad y alcantarillado.

Reconocimiento del terreno

Como ya se ha mencionado en los captulos anteriores, para conocer el terreno ser necesario realizar un estudio geotcnico, que brinde informacin sobre el tipo de terreno con que se va a trabajar y su comportamiento, para disponer de antemano de una serie de medios y clculos que permitan minimizar una serie de riesgos.

Adems, el supervisor, con su experiencia y recabando informacin de la zona o de personas que conozcan los posibles cambios realizados, pueden alcanzar a conocer el tipo de terreno que va a encontrar.El supervisor, al observar el terreno, tal como lo muestra la naturaleza, debe decidir de forma intuitiva y en base a sus conocimientos y experiencia, si puede o no ceder, desplomarse o derrumbarse. As resulta, que si el terreno que se observa es rocoso, la seguridad en la estabilidad aumenta y si por el contrario, la mayor parte de su composicin es tierra, aumenta la inseguridad y la atencin se agudiza, y ello ocurre en mayor medida.

Edificaciones colindantes

Dentro de lo posible, las excavaciones no deben ser excesivamente profundas ni estar demasiado cerca de edificios o estructuras adyacentes como para socavarlos. Deben tomarse precauciones, mediante puntales, soportes, entre otros, para impedir derrumbes o desmoronamientos cuando la estabilidad de algn edificio o estructura se vea afectada por los trabajos de excavacin.

Conducciones enterradas

Es preciso, antes de proceder a la excavacin, conocer la situacin exacta de los servicios pblicos que puedan resultar afectados por los trabajos de excavacin, con los datos aportados por los respectivos organismos. Una vez obtenidos estos, se marcara en el terreno, el lugar donde estn ubicadas para protegerlos ante eventuales sobrecargas producidas, por la circulacin de vehculos pesados.

La rotura de conducciones de agua, directamente o por descalce del terreno, puede dar lugar a socavaciones, corrimientos y desprendimientos.

Proteccin del rea

Cuando los trabajos de excavacin se realicen en reas urbanas, independientemente de las medidas de seguridad que se deben adoptar para los trabajos y sus lugares de trabajo, se debe proteger a personas ajenas a la faena.

En consecuencia se deben adoptar las siguientes medidas de prevencin:

Colocar barreras convenientemente sealizadas y/o iluminadas en los contornos de las excavaciones a fin de evitar cadas de personas en los lugares excavados.

Controlar que los materiales ptreos no rueden hasta las aceras y calzadas, evitando as que personas tropiecen y caigan al pisarlos o que esos materiales sean lanzados por vehculos que transiten en el lugar, lesionando personas o daando a la propiedad.

Disponer de pasarelas con barandas para evitar el trnsito peatonal que permitan la circulacin y acceso, momentneamente interrumpidos por las obras de excavacin.

Instalar iluminacin que alerte a los conductores de vehculos y peatones durante la noche y carteles de advertencia en el da.

Entibar o apuntalar las estructuras adyacentes a las excavaciones para impedir su asentamiento y proteger las superficies expuestas para que no sean socavadas por la lluvia u otras aguas.

Seguridad del personal

Los trabajadores en tares de excavacin necesitan equipos de proteccin temporal, tales como casco de seguridad, botas de seguridad con punta de acero, guantes, proteccin auditiva, gafas y proteccin respiratoria.

Los trabajadores que estn a nivel de suelo que se encuentran ceca de los equipos mviles necesitan ropa de alta visibilidad. Las medidas antes mencionadas complementaran la seguridad que brindan los diferentes sistemas de entibacin.

Instalacin de entibacin de madera

En este apartado se indican las instrucciones para entibar utilizando madera como principal elemento, es importante seguir la secuencia para evitar un mal entibado, accidentes, desperdicio de madera y prdida de tiempo.

Para llevar a cabo este apuntalamiento se debe realizar la excavacin en la totalidad de la profundidad, segn lo especificado en planos.

Para mayor seguridad se deben armar tableros de tablaestacas fuera de la excavacin.

Se deben bajar dichos tableros a la zanja hacindolos deslizar a travs de un tabln inclinado que se apoye en el fondo y el extremo opuesto superior de la excavacin.

Colocacin de la entibacin de madera


Posteriormente se realizan los afianzamientos a los bordes superiores de la excavacin.

Afianzamientos a bordes superiores

Fuente: Osha, Manual de Seguridad laboral en construccin de obra civil, p. 65 Finalmente, se colocan los puntales inferior y superior respectivamente.

Colocacin de puntales


El sistema de entibacin de madera se colocara inmediatamente despus de excavar, tan pronto como lo permitan las operaciones de la excavacin.

Entibacin de madera instalada

Fuente: gua de actuacin inspectora para control de medidas preventivas en zanjas y vaciados, p. 3.Instalacin de entibaciones metlicas

Las tablestacas deben ser perfiles laminados de acero al carbono sin aleacin especial, las tablaestacas que se hubieren torcido por cualquier causa deben ser enderezadas.

Instalacin de tablaestacas de acero

El estado de las pestaas de unin de unas tablestacas con otras deber ser aceptable; de tal manera que permitan su enhebrado sin ninguna dificultad, produciendo una unin slida.

Las tablestacas podrn hincarse de una en una o por parejas previamente enhebradas. Se dispondrn guas para la hinca de las tablestacas, consistentes en una doble fila de perfiles metlicos o piezas de madera de mayor seccin, colocados sobre la superficie de hinca, de forma que el eje del hueco intermedio coincida con el de la pantalla de tablestacas a construir. Esta doble fila estar slidamente sujeta y apuntalada al terreno, y la distancia entre sus caras interiores no exceder del canto de las tablestacas en ms de dos centmetros (2 cm).

Las cabezas de las tablestacas hincadas por percusin debern estar protegidas por medio de adecuados sombreretes para evitar su deformacin por los golpes. En su parte inferior, las ranuras de las pestaas de unin de unas tablestacas con otras se protegern, en lo posible, de la introduccin de terreno (que dificultara el enhebrado de las tablestacas que se hinquen a continuacin), tapando el extremo de la mencionada ranura con un clavo, tornillo o cualquier pieza anloga alojada, pero no ajustada, en dicho extremo de forma que permanezca en su sitio durante la hinca, pero que pueda ser fcilmente expulsada por otra tablestaca que se enhebre en la ranura y llegue a mayor profundidad.

Terminada la hinca, se deben cortar, si es preciso, las tablestacas, de manera que sus cabezas queden alineadas segn el perfil definido en los planos. Los empalmes de tablestacas se efectuarn con trozos de longitud apropiada, que se unirn por soldadura.

Las tablestacas situadas en las cercanas de edificios sern hincadas por medio de equipos hidrulicos o vibratorios. No se emplearn sistemas de impacto salvo que los mtodos hidrulicos no permitan alcanzar las profundidades necesarias.

Antes de que sea hincada, cada tablestaca debe tener claramente marcada su altura a intervalos de 250 milmetros en los 3 metros superiores. Si en la lnea de una tablestaca se encuentra un obstculo que impida alcanzar la cota prevista, se podr pasar a la hinca de otros paneles de tablestacas contiguas para, posteriormente, hincar la tablestaca que opuso resistencia.

El hincado se debe hacer por tramos longitudinales cortos (L

TESIS JULIO XOCOY FINAL.docx

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