Concepto y clasificación de los anclajes

Figura 1. Detalle de un anclaje pasivo formado por un bulón. http://cimentacionesyaplicaciones.blogspot.com.es

Los anclajes son dispositivos constituidos por tirantes o por barras rígidas que integradas en un talud de roca o en ciertas partes de una obra (muros, zapatas, etc.) pueden, trabajando a tracción, aumentar su resistencia y estabilidad (Figura 1). Lo habitual es que estén constituidas por armaduras metálicas alojadas en perforaciones realizadas en el terreno, en cuyo fondo se anclan por medio de inyecciones o dispositivos mecánicos expansivos, fijándose luego al exterior de la estructura o a placas que se apoyan directamente en la superficie del terreno. Los anclajes se utilizan en el arriostramiento de estructuras de contención, en la estabilización del terreno, en refuerzo de estructuras o en la absorción de esfuerzos en la cimentación de estructuras (Figura 2).

Figura 2. Ejemplos de aplicación de los anclajes

Los anclajes permiten la movilidad en la obra, siendo más económico su uso en grandes vaciados y superficies que los arriostramientos. Por otra parte, ofrecen seguridad por el hecho de estar tesados, y por consiguiente, haberse realizado una prueba de carga in situ. Sin embargo, una deficiente instalación de los anclajes puede ocasionar fallos estructurales. Además, hay problemas jurídicos si al realizar los anclajes nos salimos de los límites de la propiedad.

Por su forma de trabajar, los anclajes pueden clasificarse en activos, pasivos y mixtos:

  • Anclaje activo: es aquel que, una vez instalado, se pretensa hasta llegar a su carga admisible. De esta forma el terreno se comprime entre la zona de anclaje y la estructura o placa de apoyo. Se utilizan cables tensados.
  • Anclaje pasivo: entra en tracción por sí solo, al presentarse la fuerza exterior y oponerse la cabeza al movimiento del terreno o de la estructura (Figura 3). En consecuencia, puede ser susceptible de sufrir grandes desplazamiento. Se utilizan barras de acero, denominadas bulones o pernos. Normalmente no pasan de 10 m de longitud.
  • Anclaje mixto: se pretensa la armadura por debajo de la carga admisible, reservando una parte de su capacidad resistente a otras eventuales solicitaciones. Se utilizan cables tensados.
Figura 3. Anclaje pasivo con bulón. http://cimentacionesyaplicaciones.blogspot.com.es

Por su tiempo de actuación, los anclajes pueden ser temporales o permanentes:

  • Anclaje temporal: es un medio auxiliar en la construcción que permite estabilizar la estructura durante el tiempo necesario (de 9 meses a 2 años, dependiendo de las normas) para disponer otros elementos resistentes que los sustituyan.
  • Anclaje permanente: se dimensionan con mayores coeficientes de seguridad. Uno de los mayores peligros es la corrosión, tanto para las zonas de bulbo y alargamiento libre, como para la cabeza de anclaje. La Figura 4 muestra un anclaje permanente al terreno.
Figura 4. Anclajes permanentes al terreno. http://www.micros.es/anclajes-permanentes.asp

Os dejo un vídeo de Ingeosolum donde se puede ver cómo se realiza el tesado de anclaje para IngeoNAIL provisional de 3 m de altura en Pamplona.

Referencia:

YEPES, V. (2016). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia. Editorial Universitat Politècnica de València, 202 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-457-9.

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Altura crítica de una excavación sin entibación

En numerosas ocasiones se plantea en obra la necesidad de entibar una excavación, especialmente cuando la profundidad sobrepasa 1,20 m. Para ello os dejo una formulación basada en la teoría de Rankine donde se calcula la altura crítica anulando el empuje activo del terreno. Como veréis, esta altura solo se puede conseguir con terrenos cohesivos donde no exista nivel freático. También os dejo un par de cuadros donde aparece la resistencia a compresión simple de terrenos cohesivos y una tabla con ángulos de inclinación y pendientes de taludes en función del terreno y de la presencia de agua. Debo advertir que cuando se hace uso de tablas, normalmente se trata de modelos simplificados que, en no pocas veces, sobredimensionan enormemente los fenómenos analizados. Por eso siempre aconsejo realizar un cálculo con datos fiables para contrastar.

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Tabla 1. Altura máxima admisible en metros de taludes libres de solicitaciones, en función del tipo de terreno, del ángulo de inclinación de talud no mayor de 60º y de la resistencia a compresión simple del terreno.

 

Tabla 2. Inclinaciones y pendientes de los taludes, dependiendo de la naturaleza y contenido en agua del terreno

 

Referencias:

http://www.osalan.euskadi.eus/contenidos/libro/seguridad_201210/es_doc/adjuntos/Seguridad%20en%20zanjas.pdf

http://www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Documentacion/FichasTecnicas/NTP/Ficheros/201a300/ntp_278.pdf

http://www.lineaprevencion.com/ProjectMiniSites/Video5/html/cap-2/db-prl-mt/seccion-2-desmonte-y-vaciado-a-cielo-abierto/seccion2desmonteyvaciadoacieloabierto.html

http://www.cepymearagon.es/WebCEPYME%5Cdatos.nsf/0/BB3A397513D24B57C1257DFE0031A982/$FILE/2014-DGA-02.pdf

YEPES, V. (2016). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia. Editorial Universitat Politècnica de València, 202 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-457-9.

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Muros de gaviones flexibles

Gaviones flexibles. Fuente: http://gavionesflexibles.com/

Los muros de gaviones propiamente dichos consisten en un recipiente de forma prismática rectangular, relleno de material granular de distintos tamaños, de enrejado metálico de malla hexagonal, que puede ser de triple torsión o electrosoldada dependiendo de las características de la obra.

Sin embargo, se pueden fabricar muros flexibles utilizando la misma idea pero con otros materiales. Son los llamados muros de gaviones flexibles. Consisten en unas celdas realizada con materiales geosintéticos, que permiten su relleno con tierras u otros materiales como mezclas de grava-cemento, de tierras con cal, etc. Se obtiene de esta forma un muro de tierra sostenida, que funciona por gravedad. Además, constituyen barreras de contención muy flexibles que pueden resultar de gran interés en actuaciones de emergencia como ante desbordamiento de ríos. También pueden ser de gran interés como complemento de obras civiles o ambientales.

Gaviones flexibles. Fuente: http://gavionesflexibles.com/

Os dejo unos vídeos de la empresa Contflexdique gaviones flexibles donde se puede ver cómo se monta un muro flexible de estas características. Espero que os gusten:

Referencia:

YEPES, V. (2016). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia. Editorial Universitat Politècnica de València, 202 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-457-9.

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Fallo por desplazamiento en muro de contención

British Geological Survey
British Geological Survey

A continuación os dejo un vídeo muy didáctico donde se explica un fallo muy habitual en muros de contención. En el vídeo se puede ver el caso típico de un muro construido para soportar un suelo arenoso seco sobre el que existen construcciones previas. Este caso es muy habitual en carreteras o vías férreas donde se construye un muro para soportar una excavación. Si el muro se desplaza, se puede observar claramente lo que ocurre en superficie y con las edificaciones existentes.

El vídeo lo ha elaborado el British Geological Survey y podéis encontrar más información en su página web: www.bgs.ac.uk

Referencia:

YEPES, V. (2016). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia. Editorial Universitat Politècnica de València, 202 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-457-9.

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Muros de tierra mecánicamente estabilizada: Tierra Armada®

Figura 1. Muro de Tierra Armada®. Fuente: http://www.tierra-armada.cl/sistema.html
Figura 1. Muro de Tierra Armada®. Fuente: http://www.tierra-armada.cl/sistema.html

La Tierra Armada® es una técnica patentada por el francés Henri Vidal de construcción de muros altos con problemas de cimentación, en espacios abiertos y siempre que se pueda ocupar el terreno de trasdós (ver Figura 1). Consiste en colocar de forma ordenada bandas de acero de refuerzo en un terraplén, en planos horizontales, que se unen a unas placas prefabricadas que conforman el paramento del muro. Las bandas o armaduras suelen ser de chapa metálica de varios metros de longitud (aproximadamente un 80% de la altura del muro), de 2 a 12 cm de anchura y de 3 a 5 mm de espesor (ver Figura 2). El relleno debe ser granular para garantizar el rozamiento con las armaduras. Con esta técnica se consiguen muros verticales de hasta 25 – 30 m de altura.

Figura 2. Detalle de las bandas y la placa de un muro de Tierra Armada®. http://www.tierra-armada.com/
Figura 2. Detalle de las bandas y la placa de un muro de Tierra Armada®. http://www.tierra-armada.com/

La tierra armada debe su resistencia interna al refuerzo, con todo, externamente actúan como estructuras masivas de gravedad. Permite muros en suelos con poca capacidad portante, tolera asientos diferenciales y puede demolerse o repararse fácilmente. Además de una ejecución rápida y un coste de ejecución competitivo, las placas prefabricadas son de calidad y permiten ser elementos decorativos. Sin embargo, hay que asegurarse de usar un relleno de calidad, cuidar la corrosión de las bandas de refuerzo y tener presente que este tipo de muros está sometido a patentes.

A continuación os paso un vídeo (en inglés) de Sand Castle Holds Up A Car! – Mechanically Stabilized Earth dedicado a los suelos reforzados o estabilizados mecánicamente. Resulta muy interesante la prueba que hacen de resistencia.

Os dejo también un vídeo sobre los 50 años de Tierra Armada.

Referencia:

YEPES, V. (2016). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia. Editorial Universitat Politècnica de València, 202 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-457-9.

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Muro de cribas o de jaula

Muro de cribas

Los muros de cribas o muros jaula son obras de contención constituidas por una serie de celdas rellenas de material granular, preferentemente compactado. Se trata de un muro realizado con piezas prefabricadas de hormigón, aunque también pueden ser de madera, que crean una red espacial que se rellena con suelo. El conjunto trabaja como muro de gravedad, y frente a muros de hormigón, precisa de una mayor base de apoyo.

Es un sistema simple de construir y mantener, utiliza el suelo en la mayor parte del volumen y los elementos prefabricados permiten un buen control de calidad. Sin embargo, precisa de un buen material granular, que sea autodrenante, es costoso cuando se construye un solo muro y no es apto para alturas superiores a 7 m. Generalmente se instalan en su intradós con pendiente, aunque puede ser vertical en aplicaciones de escasa altura.

Travesaños y largueros de un muro de cribas
Travesaños y largueros de un muro de cribas

 

Referencia:

YEPES, V. (2016). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia. Editorial Universitat Politècnica de València, 202 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-457-9.

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Entibaciones de madera

Entibación de madera.                              Fuente: http://www.construmatica.com/construpedia/

Las entibaciones de madera están formadas por tablones, tablas y rollizos de madera, siendo muy usado el álamo negro. Se emplean como pantallas no estancas, sin presencia de agua. El proceso de excavación y entibación depende del tipo de terreno y su profundidad. Este tipo de entibación se ha sustituido actualmente mayoritariamente por entibaciones metálicas por razones económicas, pues con madera supone un coste importante en mano de obra y una mayor lentitud en su instalación. Sin embargo aún se utilizan cuando existen zanjas con muchas tuberías o conducciones transversales, o bien cuando no se puede emplear maquinaria que transporte los elementos de otro tipo de entibación hasta el tajo.

 

Se pueden establecer dos tipos diferentes de entibaciones de madera:

  • Entibaciones con tablas horizontales: son útiles en terrenos cohesivos, que sean autoestables al excavar. Se suele alternar la excavación cada 0,80-1,30 m con la propia entibación. La entibación se realiza apuntalando de lado a lado de las tablas con un codal o rollizo, hasta alcanzar la profundidad total.
  • Entibaciones con tablas verticales: se emplean en terrenos sin cohesión, como arenas sueltas, o incluso en lodazales. Las tablas verticales, con punta, se hincan un una maza antes de excavar. A medida que se completa la hinca, se coloca la primera correa o cabecero en cabeza de zanja y se apuntala de lado a lado. Se alcanza la profundidad en sucesivas etapas.
Entibación de madera con tablas horizontales
Entibación de madera con tablas horizontales

 

Entibación de madera con tablas verticales
Entibación de madera con tablas verticales

La entibación de madera recibe distintos nombres en función del porcentaje de superficie de excavación cubierta:

  • Entibación cuajada: cubre el 100% de las paredes de la excavación. Los tablones se sitúan uno a continuación del otro.
  • Entibación semicuajada: cubre el 50% de las paredes de la excavación. Los tablones distan entre sí unos 0,75 m.
  • Entibación ligera: cubre menos del 50% de las paredes de la excavación. En este caso los tablones distan de 1,5 a 2 m.

Para todas las entibaciones anteriores, se suele dejar 1 m de separación vertical entre correas o largueros y de 1,5 a 2 m en horizontal entre codales. La Norma Tecnológica NTE ADZ/1976 recomienda, en función del tipo de terreno, solicitación y profundidad de corte, los tipos de entibaciones de madera que figuran en la tabla.

 

Tipo de terreno Solicitación Profundidad P de corte en m
< 1,30 1,30 – 2,00 2,00 – 2,50 > 2,50
Coherente Sin solicitación No necesaria Ligera Semicuajada Cuajada
Solicitación vial Ligera Semicuajada Cuajada Cuajada
Suelto Solicitación de cimentación Cuajada Cuajada Cuajada Cuajada
Indistintamente Cuajada Cuajada Cuajada Cuajada

 

Asimismo, dicha norma establece la sección y separación de los elementos del tablero, cabeceros y codales.

Referencia:

YEPES, V. (2016). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia. Editorial Universitat Politècnica de València, 202 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-457-9.

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Entibación berlinesa o “muro berlinés”

muro-de-contencion-berlines-59836-2229057El llamado “muro berlinés” es una entibación formada por tablones de madera y perfiles metálicos utilizada para excavaciones de cierta importancia y profundidad (3 a 8 m), con terrenos poco estables. Se hincan perfiles doble T de ala ancha a intervalos de 1.5-2.5 m, hasta 3 m por debajo del fondo de la excavación. Apropiado para espesores de tablón de 50-80 mm y perfiles hasta HEB-300. A medida que se excava, se va entibando con tablas de madera, de perfil a perfil, apoyadas sobre las alas de doble T. Si es preciso, se apuntalan los perfiles de lado a lado.

La colocación de los perfiles metálicos en perforaciones ejecutadas previamente disminuye las molestias por ruidos y vibraciones en zonas urbanas. La colocación de los tablones por delante de los perfiles metálicos evita la excavación manual entre perfiles. Además, los tablones son de fácil manipulación y permiten dejar huecos para el paso de instalaciones existentes.

http://www.ischebeck.es/home/entibacion/berlinesa-es.html

El muro berlinés atirantado tiene aplicaciones muy variadas, siendo una solución de entibación temporal muy segura y económica para obras de pequeña a mediana envergadura en suelos de arena o finos.  Se define como un muro flexible, de mayor deformabilidad que los muros pantalla y de pilotes, no aplicable para contener las napas subterráneas por lo tanto se debe ejecutar un sistema de agotamiento de la napa detrás de la entibación.

Esta entibación se clasifica como muro de tipo flexible (de mayor deformabilidad que los muros pantalla o de pilotes) y “abiertos”, es decir, que no impiden el paso del agua subterránea, requiriéndose un agotamiento simultáneo del nivel freático durante la excavación.

 

http://www.ischebeck.es/home/entibacion/berlinesa-es.html

 

Os dejo a continuación un vídeo sobre la ejecución de este tipo de entibación berlinesa:

En este otro vídeo podéis ver la hinca de un perfil metálico con un martinete neumático:

Referencia:

YEPES, V. (2016). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia. Editorial Universitat Politècnica de València, 202 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-457-9.

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Zanjas y entibaciones

090716163558_BOX-2_1En los trabajos ejecutados en zanjas se producen frecuentemente accidentes graves o mortales debidos al desprendimiento de tierras. Podemos considerar, con carácter general, peligrosa toda excavación que, en terrenos corrientes, alcance una profundidad de 0,80 m y 1,30 m en terrenos consistentes.

El Colegio Oficial de Aparejadores y Arquitectos Técnicos de Madrid nos ofrece el siguiente documento (enlace) donde se definen las líneas generales de las medidas de seguridad y procedimientos de trabajo, que garanticen la seguridad de los trabajadores que tienen que llevar a cabo labores en el interior de zanjas y pozos, haciendo hincapié en los sistemas de entibación, como garantes de la estabilidad de las paredes de la excavación. Otro documento de interés es el NTP 278: Zanjas: prevención del desprendimiento de tierras, del Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo.

A continuación os presento un vídeo del profesor José Ramón Ruiz, de la UPV, donde se explican los conceptos básicos de las entibaciones y las diferencias entre entibaciones cuajadas, entibaciones semicuajadas y entibaciones ligeras.

En este vídeo podemos ver alguna de las recomendaciones más importantes relacionadas con la seguridad en la ejecución de zanjas y entibaciones.

Referencia:

YEPES, V. (2016). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia. Editorial Universitat Politècnica de València, 202 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-457-9.

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¿Cómo evitar accidentes por enterramiento en zanjas?

trabajosUna de las unidades de obra que más vidas se cobra es la excavación de zanjas. Se entiende por zanja una excavación larga y angosta realizada en el terreno.  En los trabajos llevados a cabo en zanjas se producen con frecuencia accidentes graves o mortales a causa del desprendimiento de tierras. Por ello es necesario adoptar aquellas medidas que garanticen la seguridad de los trabajadores que tienen que llevar a cabo labores en el interior de las mismas . Con carácter general se deberá considerar peligrosa toda excavación que, en terrenos corrientes, alcance una profundidad de 0,80 m y 1,30 m en terrenos consistentes. Un buen monográfico al respecto es el elaborado por el Instituto Vasco de Seguridad y Salud Laborales, o este otro del Instituto Regional de Seguridad y Salud en el Empleo, de la Comunidad de Madrid. Por su interés, os recomiendo que os lo estudiéis atentamente.

Evidentemente, con una buena entibación y el buen juicio y la prudencia de las personas se pueden evitar muchos problemas. Aunque a veces, es suficiente con bermas y taludes adecuados. El desmoronamiento de una zanja afecta gravemente a la seguridad de los operarios que trabajan en ella. Para evitar accidentes es importante conocer el empuje de tierras a los que se somete una entibación para evitar su colapso. Con el objetivo de ayudar a entender de forma cualitativa a nuestros alumnos  el comportamiento de la presión a la que está sometida una entibación en función del peso específico y ángulo de rozamiento interno del terreno y la profundidad a la que se encuentra dicha entibación, en la Universitat Politècnica de València se han desarrollado unos objetos de aprendizaje que permiten visualizar dicho comportamiento. Con todo, existen causas más importantes incluso que provocan el desmoronamiento de una zanja como es la heterogeneidad del terreno, la presencia de elementos intermedios (canalizaciones, etc), las acciones de agentes externos (trafico rodado, acopios) y las inclemencias del tiempo y condiciones climáticas. Por tanto, el modelo que os pasamos es, evidentemente, demasiado sencillo, pero permite una primera llamada de atención ante este grave problema. Como siempre, la experiencia y el buen juicio del responsable de la obra y de los operarios está por encima de cualquier otra consideración. Os paso a continuación este pequeño objeto de aprendizaje.

La forma de trabajar con ellos es muy sencilla. Se debe seleccionar: la profundidad de la zanja (valores entre 1 y 15 m), peso específico aparente del terreno (hasta 30 kN/m3) y ángulo de rozamiento interno del terreno (en grados sexagesimales, hasta un valor de 60º). No se admiten valores negativos. Espero que os guste. El enlace es: https://laboratoriosvirtuales.upv.es/eslabon/Entibacion/

Empuje tierras

Además, os paso varios vídeos al respecto. Espero que os sean de utilidad.

Referencia:

YEPES, V. (2016). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia. Editorial Universitat Politècnica de València, 202 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-457-9.

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