ATTA168T73B6PANTALLA ATIRANTADA UNIMET.pdf

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UNIVERSIDAD METROPOLITANA

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL

“ SISTEMA DE CONTENCIÓN PARA LA EJECUCIÓN DEL MÉTODO INVERTIDO

EN LA ESTACIÓN COCHE DE LA LÍNEA 3 DEL METRO DE CARACAS”

INÉS TRALCI BOUSSAROQUE

Tutor Académico: Ing. Abraham Benarroch

Tutor Industrial: Ing. Mauro Bracca

Caracas, 19 de septiembre de 2006


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DERECHO DE AUTOR

Quien suscribe, en condición de autor del Trabajo Final de Grado titulado:

“ SISTEMA DE CONTENCIÓN PARA LA EJECUCIÓN DEL MÉTODO

INVERTIDO EN LA ESTACIÓN DE COCHE DE LA LÍNEA 3 DEL METRO DE

CARACAS” , declara que: “Cede a titulo gratuito y en forma pura y simple,

ilimitada e irrevocable a la Universidad Metropolitana, los derechos de

autor de contenido patrimonial que me corresponden sobre el presente

trabajo. Conforme a lo anterior, esta cesión patrimonial solo comprenderá

el derecho para la Universidad de comunicar públicamente la obra,

divulgarla, publicarla o reproducirla en la oportunidad que ella así lo

estime conveniente, así como la de salvaguardar mis intereses y

derechos que me corresponden como autor de la obra antes señalada. La

Universidad Metropolitana en todo momento deberá indicar que la autoría

o creación del trabajo corresponde a mi persona, salvo los créditos que se

deban hacer al tutor o cualquier tercero que haya colaborado o fuere

hecho posible la realización de la presente obra”.

En la ciudad de Caracas, a los seis (06) días del mes de septiembre de

2006.

______________________

Inés Tralci Boussaroque

C.I. 15.178.341


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APROBACIÓN

Considero que el Trabajo Final de Grado titulado:



CARACAS”

Elaborado por la bachiller:


Para optar al título de:

INGENIERO CIVIL

Reúne los requisitos exigidos por la Facultad de Ingeniería de la

Universidad Metropolitana y tiene méritos suficientes como para ser

sometida a la presentación y evaluación exhaustiva por parte del jurado

examinador que se designe.

En la ciudad de Caracas, a los seis (06) días del mes de septiembre de

2006.

_____________________ _____________________

Ing. Abraham Benarroch Ing. Mauro Braca

C.I. 6.974.096 C.I. 6.509.271



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ACTA DE VEREDICTO

Los abajo firmantes constituidos como jurado examinador y reunidos en

Caracas, el día 06 de septiembre de 2006, con el propósito de evaluar el

Trabajo Final de Grado titulado:



CARACAS”

elaborado por la bachiller:


Para optar al título de:

Ingeniero Civil

Emitimos el siguiente veredicto:

Reprobado____ Aprobado ____ Notable ____ Sobresaliente ___

Observaciones:______________________________________________

___________________________________________________________

_____

_________________Ing. Abraham Benarroch

Jurado

__________________Ing. Mauro Braca

Jurado

_________________Ing. Gustavo Iribarren

Jurado



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AGRADECIMIENTOS

Quisiera agradecer primero que todo al Ingeniero Abraham Benarroch por

haber aceptado ser mi tutor académico, por buscar siempre la manera

más práctica de explicar las cosas y por su gran disposición y forma de

enseñar que han logrado despertar en mí un gran interés por la rama de

la geotecnia.

Al Ingeniero Mauro Braca y a la Constructora Geobraing, por darme la

oportunidad de trabajar en su empresa y por prestarme todo su apoyo y

colaboración.

Al Ing. Pedro Nouel y al grupo de trabajo de la empresa C.A. Metro por su

colaboración y disposición para ayudarme en todo lo que pudiesen.

A mis amigos y compañeros Juan Pablo García, Gerardo Pérez, Eliana

Jover y Cristina D’Acosta siempre me han brindado su ayuda y su

amistad.



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DEDICATORIA

A Dios por darme tantas bendiciones y oportunidades en esta vida.

A mis padres que siempre me han apoyado en las decisiones que he

tomado y me han ayudado a llevarlas a cabo, dando ánimos en los

momentos difíciles y compartiendo conmigo mis alegría y triunfos.

A mi abuela Inés que fue y siempre será un ejemplo a seguir, por su

fortaleza ante la vida y por enseñarme que con esfuerzo y dedicación sepueden lograr todas las metas que uno se proponga.

A mi novio y futuro esposo Mario Bove por su paciencia, apoyo y por

haber compartido conmigo a lo largo de toda mi carrera.



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INDICE

Introducción…………………………………………………………………….1 Capítulo I Constructora Geobraing ........................................................ 3

I.1 Presentación de la Empresa ...................................................... 3 I.2 Objetivos de la empresa............................................................. 3 I.3 Alcances..................................................................................... 4 I.4 Misión y Visión de la Empresa ................................................... 5

Capítulo II Tema de investigación .......................................................... 6 II.1 Definición del problema............................................................. 6 II.2 Objetivo general: ....................................................................... 7 II.3 Objetivos específicos................................................................. 7 II.4 Alcance del proyecto ................................................................. 8

Capítulo III Marco Teórico ....................................................................... 9 III.1 Definición de un sistema de contención ................................... 9

III.2 Muros colados como sistema de contención............................ 9 III.3 Proceso de ejecución de un muro colado.............................. 11 III.4 Pantallas o muros atirantados. ............................................... 16 III.5 Elementos de una pantalla atirantada.................................... 17

III.5.1 Losa de concreto: ..................................................... 17 III.5.2 Drenes: ..................................................................... 18 III.5.3 Anclajes .................................................................... 18

III.6 Partes de un anclaje:.............................................................. 19 III.6.1 Cabeza ..................................................................... 19 III.6.2 Armadura .................................................................. 19 III.6.3 Longitud libre ............................................................ 19 III.6.4 Bulbo o longitud efectiva........................................... 19 III.6.5 Zona libre o tensor .................................................... 21 III.6.6 Cabezal..................................................................... 21

III.7 Tipos de anclajes: .................................................................. 22 III.7.2 Según su forma de trabajar ...................................... 23 III.7.3 Según la técnica constructiva del bulbo.................... 26

III.8. Ventajas y Desventajas de los anclajes ................................ 27 III.8.1 Ventajas.................................................................... 27 III.8.2 Desventajas .............................................................. 28

III.9 Factores de seguridad para anclajes...................................... 28

III.10 Proceso de ejecución de un anclaje..................................... 29 III.10.1 Perforación.............................................................. 29 III.10.2 El cuerpo del anclaje.............................................. 30 III.10.3 Inyección................................................................. 31 III.10.4 Cabezal del anclaje................................................. 32 III.10.5 Tensado del anclaje................................................ 32

III.11 Teoría de pantallas atirantadas ............................................ 34 III.11.1 Capacidad del anclaje............................................. 34 III.11.2. Cálculo del número y separación entre anclajes.... 34

III.12.Tipos de fallas para muros anclados.................................... 35 III.13 Empujes a considerar para el cálculo y diseño de estructuras

enterradas y muros de contención según la teoría de Rankine..... 36



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III.13.1 Empuje activo, empuje pasivo y empuje en reposo 36 III.14 Cálculo de empujes de tierra................................................ 38

Capítulo IV Descripción de la obra....................................................... 43 IV.1 Ubicación de la Estación Coche ............................................ 43

IV.2 Características del subsuelo a lo largo de la línea:.............. 44 IV.3. Descripción de la obra .......................................................... 45 IV.4 Proceso de ejecución del método invertido o de trincheracubierta.......................................................................................... 47

Capítulo V Foso Norte ........................................................................... 49 V.1 Descripción del Foso Norte..................................................... 49 V.2 Aspectos Litológicos ............................................................... 50 V.4 Método constructivo del Foso Norte........................................ 51

V.4.1 Muros colados ........................................................... 52 V.4.2 Concreto proyectado ................................................. 53

V.4.3 Sistema de apuntalamiento.................................................. 54

V.4.4 Anclajes postensados................................................ 55 Capítulo VI Descripción de los muros colados de la Estación Coche

................................................................................................................. 59 VI.1 Muros Centrales y Muros Perimetrales.................................. 59

VI.1.1 Muros Colados Centrales ......................................... 59 VI.1.2 Muros Colados Perimetrales .................................... 60 VI.1.3 Sistema para apoyo de las losas en los muroscolados ............................................................................... 60

VI.2 Cesta en los paneles ubicados en el eje A ............................ 62 VI.3 Justificación de las dimensiones de los muros colados de laEstación Coche ............................................................................. 64

Capítulo VII Chequeo deL SISTEMA DE CONTENSIÓN DEL FOSONORTE .................................................................................................... 65

VII.I Cálculo del empotramiento necesario para una altura libre de18,10 m ......................................................................................... 65 VII.2 Chequeo de los tirantes para los muros colados de FosoNorte ............................................................................................. 67 VII.2.1 Cálculo de empujes de tierra para un empotramiento delmuro colado de 6,40 m.................................................................. 67 VII.2.2 Cálculo de los anclajes necesarios para contrarrestar elempuje activo de los muros........................................................... 68

VII. 3 Chequeo de la longitud del bulbo de los tirantes ................. 71 Capítulo VIII Análisis de resultados ..................................................... 77 Capítulo IX Conclusiones y recomendaciones ................................... 80

IX.I Conclusiones .......................................................................... 80 IX.2 Recomendaciones ................................................................. 82

Bibliografía ............................................................................................. 84



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ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1: Excavación de muro guía ………………………………….……..11

Figura 2: Armado de muros Guías................................................................... 11

Figura 3:Detalle del armado de un muro guía .............................................. 11

Figura 4:Almeja para la excavación de muros colados .............................. 13

Figura 5:Excavación de muros colados......................................................... 14

Figura 6:Colocación de la armadura de un muro colado............................ 14

Figura 7:Tuberías para el vaciado……………………………………...……15

Figura 8:Vaciado de un muro colado ............................................................. 15

Figura 9:Lodo bentonítico y bomba sumergible ........................................... 15

Figura 10: Elementos de una pantalla atirantada ........................................ 17

Figura 11:Pantalla atirantada…………………………...........................….17

Figura 12:Muro colado atirantado................................................................... 17

Figura 13 Geodrenes para pantallas atirantadas......................................... 18

Figura 14 Partes de un anclaje ....................................................................... 20

Figura 15 Preparación e la lechada ............................................................... 31Figura 16:Partes de la cabeza de un anclaje ............................................... 32

Figura 17 Marcado de las guavas antes del tensado.................................. 33

Figura 18 Colocación del gato hidráulico para ejecución de tensado ...... 33

Figura 19 Medición de la posición final de las guavas................................ 33

Figura 20 Deformación final de las guavas después del tensado............. 34

Figura 21 Ángulo de la cuña potencial de falla ........................................... 41

Figura 22 Área estación Coche ..................................................................... 43Figura 23 Vista de las estructuras cercanas al área de construcción de la

Estación Coche................................................................................................... 44

Figura 24 Salida de La Topa (TBM)............................................................... 49

Figura 25 Extracción de la cabeza de corte de la Topa.............................. 49

Figura 26 Vista 3D Foso Norte........................................................................ 54

Figura 27 Niveles de apuntalamiento foso norte.......................................... 55

Figura 28 Armadura Muro Definitivo Cara Oeste Foso Norte.................... 58



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Figura 29: Muro de concreto armado definitivo............................................ 58

Figura 30 Cajas para reservación en muros colados................................. 61

Figura 31 Vista de la ubicación de la cajas................................................... 62

Figura 32 Vista de la construcción de las losas por el método invertido . 62

Figura 33 Cesta para sostenimiento de muro guía y protección de tubería

de 72” ................................................................................................................... 63

Figura 34 Sistema de anclaje propuesto para los muros colados del Foso

Norte ..................................................................................................................... 76



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ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1 Rangos de las propiedades del lodo bentonítico............................ 12

Tabla 2 Casos de carga para selección de factor de seguridad en tirantes

............................................................................................................................... 29

Tabla 3 Valores de factores de seguridad para anclajes............................. 29

Tabla 4 Dimensiones de los muros colados del foso de extracción .......... 52

Tabla 5 Longitud de los anclajes del Foso Norte .......................................... 57

Tabla 6 sistema de anclaje propuesto para muros colados del Foso Norte

............................................................................................................................... 76

Tabla 7 Cuadro comparativo entre el método invertido y el métodotradicional ............................................................................................................ 78



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ANEXOS

Anexo 1: Ubicación de las Perforaciones a lo largo de la Estación Coche

Anexo 2: Ensayo SPT y Ensayo de corte directo de las perforacionesPP5, P44, PP6, PP7, PP8.

Anexo 3: Planta y sección transversal de la Estación Coche

Anexo 4: Procedimiento para la ejecución del Método Invertido

Anexo 5: Ubicación del Foso Norte

Anexo 6: Muros Colados del Foso Norte

Anexo 7: Viga Cabezal a lo largo del Perímetro del Foso Norte

Anexo 8: Sistema de apuntalamiento Foso Norte

Anexo 9: Sistema de anclaje de Muros Colados del Foso Norte

Anexo 10: Plano de planta y elevaciones muros colados perimetrales ycentrales de la Estación Coche

Anexo 11: Cesta en muros colados para protección de la tubería de 36”

Anexo 12: Representación gráfica de la distancia entre el Foso y eledificio



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RESUMEN



CARACAS”

Caracas, septiembre 2006

Autora: Inés Tralci Boussaroque

Tutor académico: Ing. Abraham Benarroch

Tutor industrial: Ing. Mauro Braca

El presente Trabajo Especial de Grado tiene como objetivo analizar

el sistema de contención para la ejecución del método invertido de la

Estación de Coche del Metro de Caracas.

Para realizar dicho análisis se recopiló la información necesaria para

luego hacer un chequeo que permitiera analizar el por qué de las

dimensiones y las características del sistema de contención seleccionado

para la construcción de la Estación.

Una vez realizado el chequeo se realizó una comparación entre los

resultados del estudio realizado con lo que es el proyecto que se está

ejecutando, con la finalidad de poder conocer y entender mejor los

beneficios de ejecutar una Estación con el método invertido y las



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diferencias en lo que respecta al cálculo y a la ejecución de los muros

colados como sistema de contención para el método invertido.



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INTRODUCCIÒN 1

Introducción

El Metro de Caracas constituye uno de los principales medios de

transporte masivo para los venezolanos y debido al gran crecimiento de

la población se hizo necesaria la ampliación de las líneas 3 y 4 ya

existentes, lo cual permitiría un aumento considerable de pasajeros

brindándole a los mismos mayor rapidez para llegar a su destino de

manera segura y con gran comodidad y a su vez descongestionar otrasvías de comunicación y arterias viales de la capital.

Para poder llevar a cabo la ampliación de estas líneas, se han ido

construyendo estaciones y para cada una de estas estaciones se ha

hecho necesario un estudio independiente ya que cada una de ellas iba a

ser llevada a cabo bajo diferentes condiciones de ubicación, geología del

terreno y condiciones de los alrededores, así que estos estudios van a

determinar el método constructivo a realizar evaluando el tipo de sistema

de contención, excavación y ejecución de la estructura.

La estación que es objeto de este estudio es la Estación de Coche, la cual

pertenece al tramo El Valle- La Rinconada de la Línea 3 del Metro de

Caracas.

La construcción de esta estación ha sido adjudicada a la Constructora

Norberto Odebrecht quien tiene como responsabilidad el cálculo, diseño y



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INTRODUCCIÒN 2

ejecución tanto de la estación como del trayecto (túnel) y quien a su vez

subcontrata a la Constructora Geobraing para la ejecución de la estación

bajo su gerencia.

El método seleccionado para la ejecución de la estructura fue el

denominado método invertido, y el siguiente trabajo especial de grado

tiene la finalidad de dar a conocer los factores que se tomaron en cuenta

para la selección del método constructivo, describir las características delsistema de contención para la ejecución de la Estación de Coche y

realizar un chequeo de las dimensiones de los muros colados y otros

sistemas de contención que se han ejecutado en dicha Estación. También

se mostrarán las principales diferencias entre el método tradicional o de

trinchera abierta y el método invertido o de trinchera cubierta.



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CAPITULO I. CONSTRUCTORA GEOBRAING 3

Capítulo I Constructora Geobraing

I.1 Presentación de la Empresa

Constructora Geobraing fue constituida en el año de 1990, teniendo como

objetivo principal la Gerencia de Construcción, Planificación y Desarrollo

de Obras Civiles y Arquitectura Conceptual.

Su crecimiento sostenido es consecuencia de la concepción de lo que

debe ser la Construcción de obras civiles cumpliendo a cabalidad cada

uno de los objetivos propuestos ofreciendo a sus clientes verdaderas

soluciones integrales con calidad, garantía de seguridad, durabilidad,

economía y comprobada eficiencia.

I.2 Objetivos de la empresa

Satisfacer plenamente las exigencias y necesidades de nuestros clientes

ofreciendo servicios y soluciones que incrementen el valor de sus

proyectos de inversión haciéndolos mas respetables.

Contamos con la capacidad gerencial, profesional, operacional,

administrativa y financiera para desarrollar proyectos de gran envergadura

a nivel nacional internacional, garantizando los más altos estándares de



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aseguramiento y control de calidad, seguridad industrial y ambiental y

cabal cumplimiento con las normativas legales.

I.3 Alcances

Geobraing cuenta con la infraestructura física (oficina,

campamentos, parque de maquinarias y equipos) así como personal

calificado plenamente para realizar las siguientes actividades:

• Ingeniería y arquitectura conceptual (diseño y calculo)

• Movimiento de Tierra

• Gerencias y construcción de obras civiles

• Control y aseguramiento de calidad

• Diseño e ingeniería de proyectos civiles y geotécnicos

• Inspección de Obras

Su principal objetivo es ser una empresa líder en el área de la Ingeniería

Civil para satisfacer con calidad y en forma oportuna las necesidades de

sus clientes y que sus obras sean un icono para el futuro.



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I.4 Misión y Visión de la Empresa

•

Visión Alcanzar una posición líder en el mercado local, que sea reconocida por la

buena calidad de nuestros servicios, la seguridad y responsabilidad de la

empresa, por su calidad en el control y ejecución de sus obras.

• Misión

Proyectar y ejecutar obras que cumplan con todas las expectativas del

cliente y ser una empresa competente en lo que se refiere a la seguridad,

calidad y tiempo de ejecución.



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CAPITULO II. TEMA DE INVESTIGACION 6

Capítulo II Tema de investigación

II.1 Definición del problema

Tanto el proyecto como la ejecución del sistema de contención para una

estación de metro contemplan gran cantidad de factores a analizarse, es

por ello que se debe estudiar detenidamente todas las variables

existentes antes de llevarse a cabo el proyecto y además una vez

realizado el mismo se debe adaptar el método constructivo a las

condiciones de trabajo en las que se va a desarrollar la obra.

Los sistemas de contención existentes son muy diversos y su selección

va a depender en primer lugar de las características geotécnicas del suelo

y del tipo de estructura a realizarse, pero además existen otros factores

no menos importantes entre los que podemos mencionar: las condiciones

existentes en el terreno en cuanto a edificaciones adyacentes, servicios

públicos (redes de aguas blancas y aguas negras, bancadas y sótanos de

electricidad, teléfono, tuberías de gas), menor tiempo de ejecución ymejor adaptación al espacio disponible.

En el caso de la estación Coche perteneciente a la línea 3 del metro de

Caracas, el sistema constructivo seleccionado fue el denominado “Método



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invertido”, el mismo consiste en ejecutar la estructura de la estación

partiendo de la losa de techo para finalizar con la losa de fondo.

El siguiente trabajo tiene como finalidad hacer un análisis sobre el sistema

de contención para la ejecución de la estación mediante el método

invertido así como un chequeo del diseño realizado y las particularidades

de estos muros; también se trataran otros puntos relacionados con el

sistema de contención, como lo son el proceso constructivo de los

mismos, las actividades requeridas antes de ejecutar los muros, los

problemas que se presentaron durante su ejecución y las soluciones

aplicadas.

II.2 Objetivo general:

Evaluación de la factibilidad técnica del método de contención para

ejecutar el método invertido mediante el análisis, chequeo y cálculo para

su implementación en obra.

II.3 Objetivos específicos

• Revisar las variables que influyen en el diseño de los muros

colados.

• Justificar el método de contención seleccionado.

• Realizar los cálculos pertinentes y necesarios para dicho sistema.



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• Explicar las diferencias en cuanto al cálculo y el diseño entre los

muros colados tradicionales y los que se van a ejecutar en la

estación Coche.

• Explicar el método utilizado para la ejecución de los muros colados.

• Dar a conocer los inconvenientes que se han presentado en su

ejecución y como han sido solventados.

II.4 Alcance del proyecto

El presente Proyecto Especial de Grado consistirá en el análisis del

sistema de contención, específicamente de los muros colados de la

Estación de Coche de la Línea 3 del Metro de Caracas, tramo El Valle-La

Rinconada. Este proyecto contemplará el análisis del estudio geotécnico,

teorías de diseño de los muros colados, cálculos, ejecución y

modificaciones de proyecto así como también la justificación de la

selección del método de contención para la ejecución de una estación del

Metro de Caracas.



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CAPITULO III. MARCO TEORICO 9

Capítulo III Marco Teórico

III.1 Definición de un sistema de contención

Cuando un terreno no se sostiene por si solo con la pendiente que

físicamente se le puede dar, es preciso construir una estructura que

aplique sobre el terreno las fuerzas resistenten necesarias para mantener

el equilibrio, a estas estructuras se les denomina sistema de contención.

Como consecuencia, el terreno aplicará sobre la estructura unos empujes

iguales o menores y contrarios a estas fuerzas.

Entre estas estructuras de contención están las pantallas de pilotes, los

micropilotes, el concreto proyectado, las pantallas atirantadas, los muros

colados, tierra armada, muros de gaviones, muros prefabricados, muros

con geotectiles, entre otras.

La selección del tipo de estructura de contención será realizada en base

a las propiedades mecánicas del suelo y consideraciones de carácter

físico y económico.

III.2 Muros colados como sistema de contención

Los muros colados son pantallas de concreto (armadas o no) ejecutados

sin ningún tipo de encofrado, es decir, en contacto con la superficie del

terreno en todas sus caras. El espesor de estos muros generalmente está

comprendido entre 0,50 m y 1,50 m, su largo varía entre 2 m y 7 m, y su



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profundidad puede ser limitada solo por medios técnicos y de proceso

constructivo, pues han llegado a conocerse muros colados que llegan a

profundidades del orden de 40 m, tomando en cuenta que esta dimensión

debe ser mayor que la profundidad a la cual estará la estructura

delimitada por ellos con la finalidad de lograr un adecuado

empotramiento.

Dichos muros son excavados y vaciados al seco o en lodo bentonítico y

pueden construirse sobre cualquier poligonal deseada y desde el nivel

que más convenga. Para lograr un mayor sostenimiento del terreno y

brindarle un mayor soporte a los muros durante el proceso de excavación

de la trinchera o estación pueden ser apuntalados con perfiles de acero,

entibados o anclados con tirantes.

La gran ventaja de los muros colados es que ofrecen la posibilidad de

realización de las excavaciones por debajo del nivel freático, ya que sus

características estructurales proporcionan una alta estanquidad lo que

reduce significativamente la infiltración de agua subterránea durante el

proceso de excavación y por otra parte en caso de ser necesario pueden

ser incorporados en la estructura definitiva como muros autoportantes o

estructurales, en los cuales se requiere más exigencia en su diseño,

mayores dimensiones en cuanto a su largo, su espesor y una mayor

cantidad de acero de refuerzo.



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III.3 Proceso de ejecución de un muro colado

La ejecución de un muro colado necesita en primer lugar la construcciónde las trincheras guías que son unas zanjas de poca profundidad, máximo

1,50 m cuyas paredes son sostenidas por dos (2) muros de concreto

armado apuntalados debidamente. También se les llama muros guía, ya

que sirven para asegurar la posición correcta de la almeja en el proceso

de excavación.

Figura 1: Excavación de muro guía Figura 2: Armado de muros Guías

0,275

1,225

1,75

0,25 0,251,25

8 Ø 1/2"

3/8"

Figura 3:Detalle del armado de un muro guía



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Si la excavación se va a ser en lodo bentonítico este debe ser preparado

previamente mezclando en una máquina especializada para ello arcilla

montmorillonita y agua, lo cual produce una solución viscosa que evita el

derrumbe de las paredes de la excavación, dándole estabilidad a las

mismas mientras se ejecuta el muro colado.

Entre las propiedades del lodo bentonítico están: La viscosidad la cual se

verifica con el cono de Marsh y se cronometra el tiempo de escurrimiento

de 1000 cm3, sus parámetros normales son de 30 a 45 s, el contenido de

arena se mide con un elutriómetro, instrumento en el cual se vierte un

volumen específico de lodo bentonítico, se deja decantar por unos

segundos y se verifica en la escala graduada que tiene en sus paredes de

vidrio el porcentaje de arena presente en la solución, el cual por norma

debe ser menor al 2% para poder ser vaciado el concreto en el muro, la

densidad se mide con una balanza tipo Baroid la cual debe estar entre

1,034 g/cm3 y 1,210 g/cm3, y el ph es una propiedad que mide la

alcalinidad o acidez del lodo bentonítico, es chequeado mediante una

cinta de colores para medir ph y debe estar entre 8,50 y 10,50.

Propiedad Mínimo Máximo

Concentraciónbentonítica

4.5% 15.0%

Densidad (gr/cm3) 1.034 1.210

Viscosidad Plástica (seg) 30 45

ph 8.5 10.5

Contenido de arena 0 2%

Tabla 1 Rangos de las propiedades del lodo bentonítico



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Se fabrican las armaduras de refuerzo o jaulas de acero del muro colado

según las especificaciones dadas por el ingeniero calculista, y se debe

tomar en cuenta que la separación entre los estribos sea adecuada para

facilitar el paso de la tubería de vaciado. También se debe tener presente

que si la armadura tiene una longitud mayor a 12 m se fabrican tantas

partes como sean necesarias hasta cubrir el largo total de la misma, esto

se debe a que en el mercado solo se cuentan con cabillas que miden

máximo 12 m de longitud, al momento de introducir las jaulas en la

excavación se solapan con soldadura cada una de las partes.

La excavación del muro se hace con una almeja al seco o en lodo

bentonítico dependiendo del tipo de suelo presente, de ser un suelo suelto

y sin cohesión se requiere el uso de la bentonita. Se debe tener un gran

cuidado cuando se ejecuta la excavación cerca de edificaciones vecinas,

sobre todo en puntos importantes de transmisión de carga como pilotes y

zapatas para evitar futuros asentamientos en dichas estructuras.

Figura 4:Almeja para la excavación de muros colados



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Figura 5:Excavación de muros colados

Una vez terminada la excavación se introduce la jaula de acero con una

grúa previendo respetar el recubrimiento estimado en el cálculo mediante

unos separadores de concreto y además se coloca la tubería de vaciado.

Figura 6:Colocación de la armadura de un muro colado

Se vacía el concreto por medio de la tubería el cual debe ser premezclado

para garantizar el asentamiento y la resistencia de diseño, parámetros



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cuyos valores estándar son 8” para el asentamiento y mayor a 300 Kg/cm2

para la resistencia a la compresión. Se debe colocar un número de

tuberías suficiente para obtiener de esta manera un vaciado uniforme a lo

largo de todo el muro y además desarenar correctamente la bentonita

para eliminar porcentajes altos de arena que contaminen el concreto. El

concreto llega al fondo de la excavación y a medida que su volumen

aumenta va desplazando a la bentonita la cual es evacuada con bombas

sumergidas mandadas a un tanque para su reciclaje.

Figura 7:Tuberías para el vaciado Figura 8:Vaciado de un muro colado

Figura 9:Lodo bentonítico y bomba sumergible



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Es muy importante que a medida que va aumentando el nivel de concreto

en el panel se debe ir retirando la tubería para evitar que se pegue con el

endurecimiento del concreto. Para un correcto control de vaciado es

indispensable que el nivel de vaciado sea controlado desde arriba por

medio de sondas, de esta forma se puede comparar el volumen teórico de

concreto con el práctico para determinar oportunamente si se han

producido derrumbes en la excavación. Una vez que se ha llegado hasta

la cota máxima de vaciado del panel se culmina su ejecución.

III.4 Pantallas o muros atirantados.

Las pantallas atirantadas son obras que se realizan para la estabilización

de masas de suelo y las mismas están constituidas por un emparrillado de

acero, que actúa como repartidor de esfuerzo de tracción que provienen

de los anclajes.

Este tipo de estructuras de contención tienen diversos usos ya que

aunque su principal aplicación es la estabilizar taludes, también puede

resultar un método efectivo para excavaciones a grandes y pequeñas

profundidades tal como es el caso que es objeto de este estudio.



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III.5 Elementos de una pantalla atirantada

Ancla es

Losa de

concreto

DrenesDrenes

Figura 10: Elementos de una pantalla atirantada

III.5.1 Losa de concreto:

Tiene las múltiples funciones de repartir la fuerza de los anclajes en la

superficie del talud, contener los volúmenes más superficiales del terreno

y proteger la superficie del talud contra la erosión y la meteorización.

Esta losa de concreto puede ser una pantalla o un muro, en caso de ser

una pantalla la misma está conformada por una doble malla metálica y

concreto proyectado y en el caso de que sea un muro la losa está

formada por un armado de acero y un vaciado de concreto (muro colado).

Figura 11:Pantalla atirantada Figura 12:Muro colado atirantado



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III.5.2 Drenes:

Los geodrenes son elementos que sirven para el desagüe de los taludes,

son tubos plásticos de PVC de 2" de diámetro, con orificios para la

captación del agua, recubierto con un geotextil no tejido de fibra sintética,

con longitudes entre 6 y 9 m.

Figura 13 Geodrenes para pantallas atirantadas

III.5.3 Anclajes

Son elementos longitudinales introducidos en el suelo y capaces de

trabajar en tracción movilizando una resistencia en el terreno, trasladando

las solicitaciones hasta una zona más profunda y estables del suelo, con

los que se trata de mejorar las condiciones de equilibrio de una estructura

o talud, asociando al conjunto el peso del terreno que los rodea, siendo

estos, los elementos resistentes principales del sistema.

El objetivo primordial de los anclajes es reforzar y sostener suelos y

masas rocosas parcialmente sueltas, fracturadas o incompetentes que de

alguna manera estén sujetas o propensas a fallas.



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III.6 Partes de un anclaje:

III.6.1 Cabeza

Parte del anclaje que transmite el esfuerzo de tracción de la armadura a la

placa de reparto o a la estructura.

III.6.2 Armadura

Parte longitudinal, en general barra o guaya, del anclaje que, trabajando a

tracción, está destinada a transmitir la carga desde la cabeza hasta el

terreno.

III.6.3 Longitud libre

Longitud de la armadura comprendida entre la cabeza del anclaje y el

extremo superior de la longitud fija o bulbo.

III.6.4 Bulbo o longitud efectiva

Zona del anclaje destinada a transmitir la carga del anclaje al terreno, en

general mediante una lechada.



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Figura 14 Partes de un anclaje

Tipos de bulbos:

• Bulbos simples

Consisten en una porción del tensor, rodeado de lechada de inyección, la

cual asegura la transmisión de fuerzas entre este y el terreno que lo

rodea.

• Bulbos de tipo duplex

El elemento que transmite la fuerza del terreno consiste en un tubo de

acero, sometido a compresión en condición de trabajo. Este diseño es

particularmente ventajoso en terrenos corrosivos, puesto que permite

aislar y proteger de la corrosión al tensor en toda su longitud y utilizar el

tubo de acero de resistencia intermedia, de gran espesor de pared y poco

susceptible a la corrosión



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III.6.5 Zona libre o tensor

Es la zona en la cual el tirante puede alargarse bajo el efecto de latracción. En esta zona el tirante se encuentra generalmente encerrado en

una vaina que impide el contacto con el terreno, lo que permite

deformarse con plena libertad al ponerse en tensión.

Tipos de tensores:

• Barras de acero tipo Dywidag, en tres diámetros comerciales: 26

mm, 32 mm y 36 mm.

• Torones o guayas de 7 alambres, en dos diámetros comerciales:

0,5 pulgadas y 0,6 pulgadas.

En el caso de anclajes formados por múltiples torones, se requieren

separadores para garantizar un espacio mínimo de 5mm entre torones. Al

mismo tiempo se deben instalar piezas que mantengan al conjunto de

torones perfectamente centrados en la perforación, con la separación

adecuada del terreno.

III.6.6 Cabezal

Transmite el esfuerzo a la estructura o pantalla, su elemento principal es

la pieza que permite el bloqueo de los tensores, garantizando la adecuada



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transferencia de carga a la estructura a ser anclada. Su diseño debe

permitir la aplicación de una fuerza máxima igual al 90% de la capacidad

cedente de los tensores, así como su incremento libre durante la fase de

tensado y de pruebas. Igualmente debe permitir absorber errores de

axialidad de + ó – 5%, sin causar esfuerzos parásitos importantes en el

tensor. Este aspecto es de particular importancia en el caso de tensores

formados por barras de acero.

La plancha de acero debe tener un espesor y resistencia suficiente para

transferir y distribuir la carga del elemento de bloqueo sobre el muro o la

pantalla de shotcreet, a través de la cuña de nivelación, la cual se puede

partir bajo la solicitación.

Otro aspecto importante en el diseño de un buen cabezal, es la protección

a la corrosión del conjunto, no solamente a los efectos de la intemperie,

sino a posibles entradas de agua por detrás de la pantalla.

III.7 Tipos de anclajes:

III.7.1 Según su aplicación en función del tiempo de servicio:

• Anclajes Provisionales

Tienen carácter de medio auxiliar y proporcionan las condiciones de

estabilidad a la estructura durante el tiempo necesario para disponer otros



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elementos resistentes que los sustituyan. La vida útil no debe ser mayor

de 18 meses.

• Anclajes Permanentes

Se instalan con carácter de acción definitiva. Se dimensionan con

mayores coeficientes de seguridad y han de estar proyectados y

ejecutados para hacer frente a los efectos de la corrosión. Dichos anclajes

están diseñados para una vida de servicio superior a los 18 meses.

En este tipo de anclajes es importante disponer de un sistema

anticorrosivo que garantice la protección del acero por varias décadas. El

anticorrosivo debe ser resistente a los agentes químicos y elementos

bacteriológicos, además de los ácidos orgánicos.

Adicionalmente la armadura metálica debe ser capaz de transmitir de

forma duradera y continua los esfuerzos del anclaje sin sufrir deterioro

alguno.

III.7.2 Según su forma de trabajar

• Anclaje pasivo

Es aquel que entra en tracción por si solo, al aparecer la fuerza exterior

(expansión o dilatación que se produce en las discontinuidades de la roca

cuando comienza a producirse un deslizamiento a lo largo de las mismas)

y oponerse la cabeza al movimiento del terreno o de la estructura. Este



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tipo de anclaje debe ser bastante rígido si se quiere limitar la magnitud del

movimiento, llegando en casos extremos, a ejecutar verdaderos pilotes a

tracción. Su orientación debe establecerse en función del movimiento

relativo que pueda esperarse entre la cabeza y la zona de anclaje para

evitar la aparición de esfuerzos anormales.

El movimiento de masa produce un incremento de volumen (dilatancia)

que está relacionado con la presencia de rugosidades en la misma. Es

decir, la efectividad del anclaje pasivo está relacionada directamente con

la magnitud de la dilatancia, la cual depende del tamaño y la dureza de

las discontinuidades. Por consiguiente en taludes en suelos o roca blanda

con juntas relativamente lisas los anclajes pasivos son menos efectivos.

• Anclaje Activo

Es aquel que, una vez instalado pretensa la armadura hasta llegar a su

carga admisible, comprimiendo el terreno comprendido entre la zona de

anclaje y la estructura o placa de apoyo de la cabeza. Cuando actúa la

carga exterior, se produce la descompresión del terreno pero apenas se

mueve la cabeza del anclaje en tanto no se rebase el esfuerzo depretensado, por lo que no varía sensiblemente la tensión del tirante.

En otras palabras, los anclajes activos ejercen una acción estabilizadora

desde el mismo instante de su puesta en tensión incrementando la



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resistencia al corte del suelo como consecuencia de las presiones

normales adicionales al esqueleto mineral.

• Anclaje mixto

Es aquel intermedio entre los dos tipos descritos anteriormente, la

manguera se pretensa con una carga menor a la admisible, quedando

una parte de su capacidad resistente en reserva para hacer frente a

posibles movimientos aleatorios del terreno.

Los tres tipos de anclajes tienen ventajas sobre los distintos suelos en los

cuales estos serán utilizados.

Los anclajes pasivos tienen utilidad en los suelos rocosos, dado que en el

momento en que son solicitados a actuar tienen una fija adherencia a un

suelo sumamente duro, donde es prácticamente imposible, que pueda

existir algún tipo de deslizamiento en la periferia del bulbo.

Los anclajes activos son muy útiles en suelos blandos, donde la

deformación de los suelos es más alta, y el sistema de pretensado lograutilizar a su favor la deformación de la masa del suelo. No obstante en

suelos rocosos, ese anclaje activo no sería capaz de comprimir las

mismas, así como en los suelos blandos un anclaje pasivo a la hora de

ser solicitado, muy probablemente deslizarían sin ejercer las fuerzas

deseadas.



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III.7.3 Según la técnica constructiva del bulbo

•

Tipo IPerforado con un diámetro uniforme e inyectado a gravedad o a baja

presión con un calafateo del hueco en la superficie del terreno.

Comúnmente usado en rocas y suelos cohesivos duros.

• Tipo II

Perforado con un diámetro uniforme e inyectado a una presión entre 4 y

10 Kg/cm2, comúnmente utilizado en roca blanda fracturada y suelos

aluviales o coluviales, donde la lechada de cemento se infiltra al terreno

alrededor del bulbo, aumentando su densidad y resistencia al corte.

• Tipo III

Perforado con un diámetro uniforme e inyectado a una presión mayor a

los 20 Kg/cm2, usando inyecciones multietapa a través de bulbos

mancheta o mediante la inserción de varios tubos de inyección. Bulbos de

este tipo son comunes en suelos finos no cohesivos o suelos cohesivos

semiduros.

• Tipo IV:

Son anclajes inyectados a gravedad o a baja presión, en los cuales se

realizan múltiples ensanches (campanas) consecutivas en el diámetro del

bulbo. Esta técnica constructiva se utiliza ventajosamente en los suelos



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cohesivos semiduros a duros, y permite mejorar sustancialmente la

adherencia efectiva entre el tensor y el terreno que lo rodea.

III.8. Ventajas y Desventajas de los anclajes

III.8.1 Ventajas

• Los tirantes tienen una gran ventaja ofreciendo un acceso libre al

movimiento de tierra y a la empresa constructora sin entorpecer la

excavación con unos puntales de gran longitud.

• Aparte del criterio de comodidad existe el aspecto económico, a

partir de un cierto ancho de excavación el precio de los puntales

será prohibitivo y la aplicación técnicamente difícil.

• Si las fuerzas de empuje son dimensionadas correctamente, un

sostenimiento con tirantes ofrece gran seguridad ya que cada

elemento está asegurado al tensar.

• Multiplicando el número de capas de tirantes se puede reducir el

espesor del muro de contención.

• Los tirantes tienen una gran variedad de posibilidades de

aplicación siendo compatibles con la mayoría de sistemas de

sostenimiento.



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III.8.2 Desventajas

•

Elevados costos de ejecución

• Pueden perturbar construcciones vecinas, por lo que es

conveniente coordinar con los propietarios de las mismas para

adecuar el sistema de anclajes a las fundaciones y/o servicios

existentes, evitando tanteos, contratiempos en la ejecución de los

trabajos y reclamos de los involucrados.

• No son estéticos y pueden ocasionar impactos ambientales

negativo.

• En Venezuela no se cuenta con normas legales para la ejecución

de las pantallas atirantadas.

• Requieren de personal calificado y con experiencia para su

ejecución.

III.9 Factores de seguridad para anclajes

En cuanto a la capacidad de trabajo del anclaje, se pueden definir dos

factores de seguridad independientes: el referente a la capacidad límite

del bulbo y el referente al esfuerzo máximo permitido en el tensor

El mínimo factor de seguridad se establece en función del caso de carga y

a la condición temporal o permanente del anclaje.



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Se diferencias tres casos de carga:

Caso de Carga Descripción de la condición

1Cargas permanentes y temporales que sepresentan con frecuencia, tales como transitoy viento

2

Cargas temporales que suelen presentarsedurante la vida útil de la obra, más todas lascargas del caso I, condiciones temporalesdurante la apertura y/o relleno de laexcavación

3

Cargas temporales extraordinarias quepueden presentarse en forma accidental,además de las previstas en 1 y 2, este caso es

aplicable además a condiciones temporales decortes en roca, si se asegura un seguimientopermanente de las solicitaciones

Tabla 2 Casos de carga para selección de factor de seguridad en tirantes

En función del caso de carga arriba indicado, se recomiendan los

siguientes factores de seguridad mínimos:

Factor de seguridad delbulbo

Factor de seguridad deltensorCaso de

carga Empujeactivo

Empuje dereposo

Empujeactivo

Empuje dereposo

1 1.5 a 2.0 1.33 1.75 1.332 1.33 1.25 1.50 1.253 1.25 1.20 1.33 1.20

Tabla 3 Valores de factores de seguridad para anclajes

III.10 Proceso de ejecución de un anclaje

III.10.1 Perforación

Se puede emplear cualquier método de perforación que garantice un

hueco con paredes estables.



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Los diámetros de perforación son de tres y media pulgadas (3,5") y cuatro

y media pulgadas (4,5") dependiendo de la capacidad de los anclajes y

del diámetro del geodrén.

La tolerancia en la ubicación y alineación de la perforación deben ser

definidas por el proyecto.

Una vez terminada la perforación del hueco, se deberá remover todo el

suelo derrumbado, verificar su estabilidad interna y proceder a la

instalación del anclaje e inyección el mismo día.

III.10.2 El cuerpo del anclaje

En condiciones ideales el anclaje prefabricado en planta debería ser

almacenado en obra en un ambiente seco y protegido de la intemperie.

Durante su transporte en obra de debe evitar el arrastre del mismo sobre

el terreno lo cual podría dañar la protección anticorrosiva.

En su tramo empotrado en el bulbo, el anclaje debe estar provisto de

piezas centradoras que aseguren una separación adecuada (de 10 mm a

20 mm ), entre el tensor y la perforación. En anclajes formados por

múltiples torones se colocarán además, separadores que mantengan una

distancia mínima de 5mm entre estos. Como mínimo se deberán colocar

tres centradores, o 1 por cada 1.5 metros de longitud de bulbo. Los



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centradores deberán ser suficientemente flexibles para adaptarse a las

variaciones a lo largo de la perforación.

III.10.3 Inyección

La inyección cumple varias funciones, permite la transferencia de carga

entre el bulbo y el terreno, contribuye a la protección anticorrosivo del

tensor, mejora las condiciones y evita el deterioro progresivo del terreno

en contacto inmediato con el anclaje.

La relación agua/cemento de la lechada debe ser verificada por control de

pesos. Una vez mezclados los componentes, la lechada debe ser

almacenada bajo agitación constante y utilizada antes de su fraguado

inicial. Se recomienda usar bombas de inyección del tipo de

desplazamiento positivo (pistón) con una capacidad mínima de 10 Kg/cm2.

Inyecciones a alta presión requieren de bombas especiales. La presión de

inyección debe ser controlada mediante un manómetro en la manguera,

preferiblemente en la proximidad del cabezal del anclaje.

Figura 15 Preparación e la lechada



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III.10.4 Cabezal del anclaje

Cuidado especial amerita la colocación centrada de las partes mecánicasdel cabezal. La excentricidad de la pieza de bloqueo con respecto a la

placa de apoyo no debe exceder de 10 mm, y la diferencia angular entre

estos y el tensor debe ser igual o menor a 5º.

III.10.5 Tensado del anclaje

Figura 16:Partes de la cabeza de un anclaje

Luego de la proyección del concreto, al anclaje se le coloca la plancha,

las cuñas y los porta cuñas antes de realizar el tensado.

Esta operación debe ser realizada en el marco de los operativos de

control de calidad y bajo criterios de aceptación y rechazo aplicables a la

obra.

Pasos para el tensado de un tirante



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• Marcar con una tiza la posición de las guayas antes de realizar el

tensado, esto permitirá luego medir la elongación del tirante.

Figura 17 Marcado de las guavas antes del tensado

• Colocación del gato hidráulico para tensar las guayas del anclaje

Figura 18 Colocación del gato hidráulico para ejecución de tensado

• Medición de la elongación de las guayas

Figura 19 Medición de la posición final de las guavas



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• Acuñado de las guayas

Figura 20 Deformación final de las guavas después del tensado

III.11 Teoría de pantallas atirantadas

III.11.1 Capacidad del anclaje

La estimación de las fuerzas de los anclajes pueden ser determinadas por

los métodos de empujes de tierras de Rankine, presentados acontinuación (ver sección III.4)

III.11.2. Cálculo del número y separación entre anclajes

La distribución uniforme de los anclajes sobre el muro dependerá de la

capacidad resistente que se haya elegido para cada anclaje y el área

contribuyente por anclaje.

El siguiente método es utilizado para calcular dichas longitudes:

diseñodePresión

anclajecadadeCapacidad anclaje porntecontribuyeÁrea =



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vertical)(sup.cordóndelAltura

anclaje porntecontribuye Área anclajesentreHorizontalSeparación =

anclajesentrehorizontalSeparación

taluddel totalhorizontal Longitud cordón poranclajesde Numero =

III.12.Tipos de fallas para muros anclados

• Falla por tracción del tirante:

La fuerza de pretensado del tirante no será mayor que 0.60 veces el

producto de su área por el esfuerzo de fluencia del material, ni será menor

que la fuerza determinada a partir de un análisis estático que incorpore

las condiciones elásticas del muro, el ángulo de inclinación seleccionado

para los tirantes, la presión lateral y las pérdidas de pretensado.

• Falla del bulbo:

La longitud teórica del bulbo podrá determinarse a partir de los siguientes

modos de falla seleccionándose el que resultare mayor: Adherencia

mortero – tirante, adherencia mortero – suelo o adherencia mortero –

roca.

• Falla por estabilidad del talud:

Si los anclajes son demasiados cortos puede ocurrir que el terreno

confinado entre la zona de bulbos y el muro no puedan absorber las



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solicitaciones, produciéndose un estado de equilibrio plástico, en este

caso se conoce como mecanismo de falla interna. Otra condición puede

presentarse cuando una masa de suelo solicitada por lo anclajes desliza

como un bloque monolítico sobre una superficie de falla profunda, a esta

condición se le denomina falla general o rotura externa. La longitud de los

anclajes estará gobernada por las condiciones de falla antes indicadas, y

en consecuencia, la determinación de la misma se realizará a partir de la

verificación de estos estados.

III.13 Empujes a considerar para el cálculo y diseño de

estructuras enterradas y muros de contención según la teoría de

Rankine.

Cuando hablamos de empujes de tierra nos referimos al movimiento

lateral que sufre un muro bajo las presiones que le impone la masa de

suelo.

Un punto que hay que estudiar siempre con cuidado es el tipo de empuje

que se debe tomar, el cual depende del posible movimiento del muro o de

la estructura, que también influye en el punto de aplicación de dichos

empujes. Estos empujes son el activo y el pasivo.

III.13.1 Empuje activo, empuje pasivo y empuje en reposo

“Los esfuerzos en el interior de un suelo están producidos por las

cargas exteriores aplicadas al mismo y por el peso propio del

suelo.”(Coduto 1994, p.113). Los empujes laterales que el suelo ejerce



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sobre los muros de contención pueden clasificarse, según la relación de

esfuerzos de los empujes horizontales, entre los verticales, de la manera

siguiente:

• Empuje neutro:v

oKo

σ

σ =

• Empuje activo:v

aKa

σ

σ =

• Empuje pasivo:

v

pKp

σ

σ =

“Estos empujes están referidos al movimiento lateral que sufre el muro

bajo las presiones que le impone la masa de suelo.” (Fratelli 1993, p.446).

En el caso del empuje activo, la masa de suelo ejercerá presión sobre el

elemento de retención, tendiendo este último a desplazarse. El empuje

pasivo será aquel que el muro ejercerá sobre la masa de suelo, por lo

general desarrollado en pantallas atirantadas. El neutro o de reposo se

genera cuando el elemento de retención es incapaz de desplazarse,

generalmente por estar confinado a una estructura de mayor

envergadura. Los valores de dichas expresiones dependerán de la

densidad del suelo y de la altura de diseño.

Dentro de los elementos de contención, cuya finalidad es estabilizar

los empujes laterales de taludes, se encuentran las pantallas atirantadas,

muros colados, muros anclados, muros de Tierra Armada, muros de

gravedad, muros de concreto armado (Cantiliver), muros prefabricados y

geomuros, entre otros.



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El estado activo de Rankine permite encontrar la expresión de empuje

activo a partir de la envolvente Mohr-Coulomb, donde se relacionan los

esfuerzos principales )3,1( σ σ con la cohesión (C) y el ángulo de fricción

del suelo )(φ ; ambos parámetros de resistencia del suelo.

φ

φ

σ

σ

σ

σ

sen

sen

f

f

v

hKa

+

−===

1

1

1

3

α

α φ

tan1

tan1)

245(2tan^

+

−=−=Ka

Según Rankine el coeficiente de empuje pasivo (Kp) también puede

calcularse de la siguiente forma:

Kp = tan2 (45º + Ø/2) = 1/Ka

III.14 Cálculo de empujes de tierra

La presión y la fuerza que ejerce una masa de suelo contra un muro de

contención puede calcularse teóricamente de una forma aproximada

siempre y cuando se conozcan las características del suelo.

• Debido a la masa de suelo

En la zona activa de Rankine la presión producida por el peso del suelo a

una profundidad z vale:

σh=γ*H*Ka



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Donde:

γ = peso específico del suelo

H = profundidad bajo la superficie del terreno

=Ka coeficiente de presión activa

Las presiones horizontales sobre el muro aumentan linealmente con la

profundidad. Por tanto el empuje horizontal total sobre el muro será:

Pa=1/2 * H2 * γ * Ka

Donde:

= H altura del muro

=Pa empuje horizontal total

γ = peso unitario del suelo

Ka = coeficiente de empuje activo

La posición de la aplicación de la fuerza del empuje estará a H/3 por

encima de la base.

• Debido a la presencia de nivel freático

Por otra parte en caso de que tengamos presencia de nivel freático en la

masa de suelo estudiada se debe tomar en cuenta la presión y el empuje

producido por el mismo:

σh = γw*H1

Donde:

H 1 = Altura del muro con presencia del nivel freático

γw = peso unitario del agua



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El empuje horizontal total producido por el nivel freático actuante sobre el

muro será:

Pa=1/2 * H 12

* γw

Donde:

H 1 = Altura del muro con presencia del nivel freático

γw = peso unitario del agua

La posición de la aplicación de la fuerza del empuje estará a H/3 por

encima de la base.

• Debido a la cohesión del suelo

La cohesión representa un factor favorable a la estabilidad del talud y se

puede expresar mediante la siguiente fórmula:

σh = -2 * C * √Ka

Donde:

C = cohesión del suelo


La fuerza total resulta:

Pa = -2 * C * H * √KaDonde:

C = cohesión del suelo

H = altura total del muro

La posición de la aplicación de la fuerza del empuje estará a H/2 de la

base.



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• Debido a cargas adicionales sobre la masa de suelo

La presencia de cargas adicionales se toma en cuenta cuando existen

estructuras o sobrecargas a una distancia que se encuentra dentro de la

cuña potencial de falla esta distancia se calcula de la siguiente forma:

ß = 45º + Ø/2

Figura 21 Ángulo de la cuña potencial de falla

Si dentro de la distancia (d) señalada en la figura anterior existe alguna

carga permanente o variable, la misma debe tomarse en cuanta a la hora

de calcular los empujes de tierra.

σh = q * Ka

Donde:

q = carga adicional sobre el terreno


La fuerza total resulta:

Pa = q * H * Ka

Donde:

q = carga adicional sobre el terreno


H = Altura total del muro

Esta fuerza total estará ubicada a H/2 de la base.



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• Debido al empotramiento de la estructura de contención:

Es importante tener en cuenta que si la estructura sobre la que van a

actuar los empujes activos va a tener una distancia de empotramiento se

va a producir una fuerza denominada empuje pasivo:

Pp = ½ * γ * H22 * Kp

Donde:

γ = peso unitario del suelo

H2 = altura de empotramiento

Kp = coeficiente de empuje pasivo



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CAPITULO IV. DESCRIPCIÓN DE LA OBRA 43

CAPÍTULO IV DESCRIPCIÓN DE LA OBRA

IV.1 Ubicación de la Estación Coche

La Estación de Coche cuenta con un área de terreno de 9.876,27 m2 y

espacio destinado a la construcción, se ubica en la Av. Intercomunal El

Valle, entre el Centro Comercial del Mercado Menor de Coche y las

Residencias Venezuela, paralela a la autopista Valle – Coche; sus dos

accesos están ubicados hacia el oeste de la Av. Intercomunal y tendrá

asociado un cambiavías doble en la trinchera antes de la estación.

Figura 22 Área estación Coche

La cercana ubicación entre las estructuras antes mencionadas y el área

de construcción de la estación conllevan al estudio de los posibles daños

que pudiesen ocasionarse debido a la ejecución del sistema constructivo

seleccionado; para que de esta manera la obra no ocasione daños a las

estructuras existentes y afecte de la menor manera posible a la

comunidad que habita en los alrededores.



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Figura 23 Vista de las estructuras cercanas al área de construcción de la Estación Coche

IV.2 Características del subsuelo a lo largo de la línea:

De acuerdo con los resultados de las perforaciones y de los ensayos

correspondientes, se hizo una descripción de las características del suelo

encontrados a lo largo del tramo de estudioi.

Al estudio del tramo de la Estación Coche corresponden las perforaciones

PP5, P44, PP6, PP7, PP8. (ver anexo 1)

Los suelos a lo largo del sector estudiado, de acuerdo a la clasificación

unificada, son materiales CL (suelos cohesivos)de baja plasticidad y

materiales SC (suelos granulares). (Ver anexo 2)

Los materiales de las perforaciones PP5 y PP7 son de correspondencia

cohesiva, mientras que en las zonas de las perforaciones PP6, PP8 y

P44 hay estratos de espesor considerable de materiales granulares; por

i Estudio Geotécnico realizado por C.A. Oficina de suelos, Ing. Luis E. Galavis M.



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otra parte, la perforación p44 reportan la existencia de 9 m. de material de

relleno, lo cual no ocurre en las perforaciones cercanas.

Para verificar la presencia de nivel freático se instalaron piezómetros de

tubo abierto en las perforaciones PP-5, PP-6, PP-7, PP-8.

Solamente los piezómetros correspondientes a las perforaciones PP-5 y

PP-7 indicaron la presencia de agua en subsuelo en las profundidades

indicadas a continuación:

Perforación Prof. del N.F. CotaPP-5 11,60 894,85

PP-7 12,60 899,70

IV.3. Descripción de la obra

La Estación Coche forma parte de la Línea 3, tramo El Valle – La

Rinconada del Metro de Caracas. Se ubica entre las progresivas de la

línea VRZD 8+739,495 y VRZD 8+907,616 comienzo y fin de Estación

respectivamente. Será construido por el método invertido, también

llamado método de trinchera cubierta, el cual se seleccionó ya que se

adaptaba a las condiciones existentes de los alrededores de la obra así

como también al terreno; y consiste en llevar a cabo la estación

comenzando por la losa de techo y terminando con el fondo de la estación

(contrariamente a lo que es método tradicional, llamado método de

trinchera abierta, que comienza desde la losa de fondo para finalizar con

la losa de techo). La forma de la Estación será la de un cajón y estará



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formada por la estructura de la Estación en sí más otra estructura

denominada cambiavías.

La Estación presenta una forma alargada con un cuerpo principal (ejes 0

al 17 entre A y B) que cuenta con tres niveles, designados como techo,

mezzanina y anden, y un cuerpo anexo (ejes 3 al 7 entre B y D) que

cuenta con cuatro niveles, designados como techo, mezzanina superior,

mezzanina y anden. (Ver anexo 3).

En el cuerpo principal, el techo consiste en una losa maciza de 1.20mts

de espesor, empotrada sobre los muros colados laterales de 1.20mts de

espesor, la mezzanina consta de una losa maciza de 0.80mts de espesor,

apoyada sobre los muros colados laterales y la losa fondo (anden)

consiste de una losa maciza de 1.50mts de espesor de igual forma

apoyada sobre los muros colados.

Los muros colados, que formaran una parte integral de la estructura

definitiva de la Estación serán construidos con un sistema de juntas

permitiendo el control del flujo de agua dentro de la Estación, aunque entoda forma será previsto un sistema de drenaje entre los muros colados y

revestimiento de acabado para evacuar cualquier agua que penetre por

filtraciones en las paredes. Dicho sistema se conectará al sistema de

drenaje central de la Estación.



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IV.4 Proceso de ejecución del método invertido o de trinchera

cubierta.

La Estación Coche será construida por el método invertido. Inicialmente

se construirán los muros colados alrededor del perímetro de la Estación

para formar finalmente los muros permanentes de dicha Estación y para

sostener el terreno durante la excavación.

A culminar la ejecución de los muros colados la superficie será excavada

hasta el nivel inferior de la losa del techo para facilitar el descabezamiento

de una porción aproximada de 50 cm. de muro, que permita la

preparación de la superficie de acuerdo a lo especificado, para la

subsiguiente colocación de los refuerzos y el vaciado de la losa techo.

Al fraguar el concreto de la losa techo, el terreno debajo de la misma será

excavado por etapas hasta el nivel inferior de la losa mezzanina, para

permitir la preparación de los recesos, el armado y vaciado de la

losa.(Ver anexo 4)

Al fraguar la losa mezzanina la excavación se continuará hasta el nivel

inferior de la losa andén, los recesos serán preparados, los refuerzos

colocados y la losa vaciada. Al finalizar el vaciado de la losa del fondo las

escaleras pueden ser construidas.



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Durante la construcción de la Estación, el área del techo de la Estación

será utilizada como área disponible al contratista y también como un

depósito para los materiales de la construcción. En ningún caso las

cargas de los usos mencionados anteriormente deben exceder las cargas

de diseño de las fases constructivas, estimadas en 2.0 Ton/m2 como

presión variable.

Al finalizar la construcción de la Estación, las entradas principales serán

construidas con sus respectivas escaleras fijas y mecánicas. Luego el

relleno aprobado será colocado y compactado sobre el techo y la calle

restaurada.



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CAPITULO VI. DESCRIPCIÓN DE LOS MUROS COLADOS DE LAESTACIÓN COCHE

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CAPÍTULO V FOSO NORTE

V.1 Descripción del Foso Norte

Previamente a la construcción de la Estación se construyó una estructura

provisional denominada foso Norte, la cual permitió la salida de la topa

(TBM) después de haber ejecutado el túnel desde la Estación de la

Rinconada hasta la Estación de coche.

Figura 24 Salida de La Topa (TBM)

Figura 25 Extracción de la cabeza de corte de la Topa



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El tramo de túnel construido fue el ubicado al oeste de la Estación y los

anillos fueron colocados a lo largo de toda la Estación. Normalmente los

anillos son colocados únicamente en los tramos de túnel del recorrido de

la línea, pero en este caso se colocaron anillos en todo el trayecto de la

Estación; esto se debe a que la ampliación de la línea 3 de Metro de

Caracas se pondrá en funcionamiento para finales del mes de octubre,

fecha para la cual la Estación de Coche estará todavía en construcción.

Se pondrá en funcionamiento el recorrido desde el valle hasta la

rinconada y viceversa sin hacer parada en la estación Coche y contando

con una sola vía.

El Foso de extracción de la topa de la Línea 3, está ubicado entre los

ejes 0 y 2 de la estación Coche, sus dimensiones son 17,28 m de largo y

11,5 m de ancho, posee un área interna de 198,72 m2 y una profundidad

media de 18,10 m. (ver anexo 5).

V.2 Aspectos Litológicos

En el perfil litológico de la perforación más cercana al foso se encontraron

los siguientes tipos de suelo. (Ver anexo 1 ).

• Del nivel del suelo 0 metros hasta 3 metros una arcilla limosa muy

arenosa (CL)



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• De 3 metros hasta 10 metros una arena arcillosa con gravilla (SC)

• De 10 metros hasta 13 metros una arcilla limo arenosa (CL)

• De 13 metros hasta 14 metros una arcilla limosa muy plástica

• De 14 metros hasta 15 metros una arcilla arenosa (CL)

• De 15 metros hasta 18 metros una arcilla limosa muy arenosa

• De 18 metros hasta 22 metros una arcilla limosa poco arenosa

V.3 Información Hidrológica

El nivel freático en el foso se puede obtener del promedio de las dos

perforaciones adyacentes

• Nivel Freático (perforación PP5) = 11,60

• Nivel Freático (perforación P44) = 7,60 metros

V.4 Método constructivo del Foso Norte

El método constructivo del Foso Norte contempla la ejecución de diversos

tipos de sistemas de contención, además durante su ejecución se

produjeron cambios en el proyecto que conllevaron a la modificación del

sistema de contención original, es muy importante tener en cuenta que

esta estructura era de carácter provisional y que por ello iba a sufrir

modificaciones a lo largo de su vida útil. A continuación se describe el

proceso constructivo del Foso Norte, las características y el por qué de

cada uno de los sistemas de contención ejecutados.



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V.4.1 Muros colados

Para la ejecución del sistema de contención de este Foso se ejecutaronmuros colados, se seleccionó este sistema debido a la presencia de un

alto nivel freático. Los muros colados ejecutados tienen 0,60 cm de

espesor con profundidades y longitudes variables las cuales se muestran

en la tabla.(Ver anexo 6)

Panel Profundidad Largo Ancho

POC03 23,60 6,14 0,60

POC04 23,60 6,14 0,60

POC01 10,70 4,60 1.00

POC06 10,70 4,60 1.20

POC07 23,60 2,60 1.20

POC10 23,60 2,60 1.20

POC05 23,60 6,32 1.20

POC08 23,60 6,14 0,60

POC09 23,60 6,14 0,60

POC02 23,60 6,52 0,60

Tabla 4 Dimensiones de los muros colados del foso de extracción

Los muros colados cuya longitud es de 23,60 m cuentan con un

empotramiento de 6,40 m, mientras que los de 10,70 m no tienen

empotramiento; La construcción de estos muros cortos se bebe a que no

se podían hacer con una profundidad mayor ya que aproximadamente a



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los 11 m saldría la topa (TBM), la cual no tiene la capacidad de perforar el

acero de los muros colados.

Algunos de los problemas que se presentaron por haber ejecutado estos

muros de 10,70 m sin empotramiento, fueron:

• Necesidad de mejorar las condiciones del suelo mediante

inyecciones de concreto el la zona que estaba más cercana a

estos muros de manera que al aumentar la cohesión del suelo se

disminuyeran los empujes activos sobre estos muros.

• Se ejecutó una viga cabezal a lo largo de todo el perímetro de la

estación la cual tendría la función de evitar posibles hundimientos

de estos muros.(Ver anexo 7)

V.4.2 Concreto proyectado

A lo largo de la parte oeste del foso de encontraba una tubería de

concreto de 1 m de diámetro, perteneciente al sistema de cloacas de los

edificios ubicados en las cercanías del perímetro de la estación, la

reubicación de la misma no fue ejecutada para la fecha preestablecida

razón por la cual no se pudieron ejecutar los paneles en la zona de paso

de la tubería. La solución propuesta fue la de proyectar concreto desde la

parte inferior de la tubería y hasta llegar a la profundidad del foso

utilizando una malla electrosoldada en dos direcciones con cabilla de 3/8”,



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este proyectado se ejecutaría a medida que se avanzara en la

excavación.

Este proyectado también se emplearía para sellar los espacios que

quedaran una vez que saliera la topa.

Figura 26 Vista 3D Foso Norte

V.4.3 Sistema de apuntalamiento

Se colocaron 3 niveles de apuntalamiento metálico a lo largo de los 10,80

m de altura libre de los muros colados, con la función de contrarrestar los



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la estación serían los de la cara oeste. A medida que se iban demoliendo

los muros colados se debía retirar el sistema de apuntalamiento lo que

crearía una inestabilidad para los muros de la cara oeste; para

contrarrestar esta inestabilidad se anclaron los muros de la cara oeste con

5 niveles de anclajes de 10 anclajes cada nivel antes de comenzar con la

etapa de demolición de las otras caras del Foso.(Ver anexo 9)

El proyecto de anclajes ejecutado en el muro oeste del Foso de extracción

posee las siguientes características:

• Distribución de los anclajes:

Los tirantes estás dispuestos en 5 niveles de 10 anclajes cada nivel, la

distancia entre ellos es variable. Para los paneles de 6,14 m de longitud la

distancia entre tirantes es de aproximadamente 2 m y para los paneles de

2,50 m la distancia entre anclajes es de 1 m. (Ver anexo 9 sección A-A)

• Longitud de los anclajes:

La longitud de los anclajes es variable, será mayor para aquellos tirantes

que se encuentren en la parte superior del muro e irá disminuyendo para

los anclajes de los niveles inferiores. Esto se debe a que como la longitud

del anclaje está determinada por la cuña potencial de falla y esta posee

una distribución triangular en donde la base del triángulo se encuentra en

la cota superior del terreno, los bulbos de los tirantes deberán ubicarse a

mínimo 1 metro por detrás de la cuña potencial de falla.



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Según el proyecto la longitud para cada nivel de anclajes será la

siguiente:

Longitud de los anclajes

Ubicación Longitud

Primer nivel 20 m

Segundo nivel 18 m

Tercer nivel 16 m

Cuarto nivel 16 m

Quinto nivel 16 m

Tabla 5 Longitud de los anclajes del Foso Norte

• Tensión de los anclajes

La tensión de los anclajes es ejercida por las Guayas, para este proyecto

todas las Guayas colocadas fueron de 5/8” las cuales resisten una tensión

aproximada de 15 ton/guaya.

La cantidad de Guayas por anclaje viene dada por el empuje de tierra que

estos deben contrarrestar y la distancia horizontal a la que se encuentre

uno de otro; es por ello que vamos

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ATTA168T73B6PANTALLA ATIRANTADA UNIMET.pdf