Trabajo de Muros Pantalla
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INFORME DE MUROS PANTALLA UCV...
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FACULTAD DE INGENÍERIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
TEMA:
MUROS PANTALLA ASIGNATURA:
DISEÑO DE CONCRETO ARMADO II
INTEGRANTE:
ALVAREZ HUARSOCA, HILARY VANESSA
ASESORA:
ING. PONCE FILIOS JOSE LUIS
LIMA-PERÚ 2018- I
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ÍNDICE
1.
INTRODUCCIÓN ............................................................. .......................................................................................................................... ............................................................. 3
2.
ANTECEDE ANTE CEDENTES NTES ............................................................ ......................................................................................................................... ............................................................. 4
3.
DEFINICI DEFI NICIÓN ÓN .................................................................... ................................................................................................................................ ............................................................ 4
4.
MUROS PANTALLA .................................................................................................................... 5
5.
4.1.
TIPOS DE MUROS PANTALLAS .................................................................... ............................................................................................ ........................ 6
4.2.
CLASIFICACIÓN .................................................................. ................................................................................................................... ................................................. 6
MUROS PANTALLA TIPO MILÁN ........................................................... ................................................................................................. ...................................... 8 5.1.
HISTORIA Y APLICACIÓN ............................................................... ..................................................................................................... ...................................... 8
5.2.
DEFINICIÓN Y ASPECTOS IMPPORTANTES ......................................................... ......................................................................... ................ 9
5.3.
APLICACIÓN ........................................................... ...................................................................................................................... ........................................................... 11
5.4.
PROCESO CONSTRUCTIVO DEL MURO PANTALLA MILÁN ............................................... 12
5.5.
REQUIRIMIENTOS ............................................................. ............................................................................................................. ................................................ 21
6.
CONCLUSIÓN .................................................................. ............................................................................................................................ .......................................................... 21
7.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................ ................................................................................................ .................................... 21
8.
ANEXOS .............................................................. .................................................................................................................................... ...................................................................... 22
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1. INTRODUCCIÓN Actualmente para conseguir permisos de edificaciones en las grandes ciudades es frecuente que se exija la condición de construir un cierto numero de plazas de estacionamiento en proporción con el numero de departamentos. Esta condición exige la necesidad de aprovechar el subsuelo para estacionamiento y a veces en varias plantas. La importancia del subsuelo aumenta cada vez mas en construcciones modernas. Se presenta el problema de la ejecución de excavaciones profundas junto a edificaciones existentes. Estas excavaciones a veces deben hacerse por debajo del nivel freático. En la casi totalidad de los casos la cota de excavación es inferior a la de las cimentaciones colindantes. En estos caso la técnica de los muros pantalla presenta muchas ventajas evidentes las cuales seran explicadas en el presente informe.
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2. ANTECEDENTES La técnica de ejecución de muros pantalla es muy moderna, pues sus orígenes se remontan a los años 50, habiendo experimentado posteriormente un gran desarrollo desarrol lo en Europa. El procedimiento tiene su origen en Italia donde dos ingenieros Vender (1952) y Marconi (1953) lo descubrieronc casi simultáneamente. La idea esencial consiste en ejecutar una trinchera profunda sin entibación de las paredes, gracias a la utilización de lodos freáticos. Al principio el muro enterrado en el suelo suelo apareció como como un perfeccionamiento de la pantalla realizada con pilotes continuos, posteriormente la nueva nueva técnica ha eliminado prácticamente este procedimiento.
3. DEFINICIÓN Se define los muros pantalla como estructuras de contención de tierrasque se emplean para realizar las excavaciones en aquellos casos que el terreno o las estructuras en las inmediaciones de la excavación no serian estables sin sujeción o bien se trata de minimizar deformaciones del terreno y/o filtraciones de agua atreves de los taludes de la excavación y eliminar o reducir a limites admisibles las posibles filtraciones por el fondo de la excavación.
Los Muros Pantalla constituyen un tipo de Cimentación Profunda muy usada en edificios de altura, que actúa como un muro de contención y brinda muchas ventajas por ahorro de costes y mayor desarrollo en superficies. Es la tipología de Cimentaciones más difundida en áreas urbanas para edificios con sótano en un predio entre medianeras, en parkings y a modo de
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El muro pantalla es un muro de contención que se construye antes de efectuar el vaciado de tierras, y transmite los esfuerzos al terreno. Estos elementos estructurales subterráneos se emplean también en forma temporal para la contención y retención de paredes. En las grandes ciudades, para obtener mas espacios de uso en edificios, se proyectan sótanos o subsuelos que muchas veces llegan hasta 20 metros de profundidad. Son éstas las soluciones ante los elevados costes de terrenos y la necesidad de obtener mayor superficie. A estos efectos, se trata de conseguir muros de contención del menor espesor posible conservando una buena calidad y que ofrezcan seguridad y buen diseño.
4. MUROS PANTALLA Los muros pantalla o slurry walls son elementos estructurales de contención de tierras, empleados tanto para sistemas de retención y contención temporal como paredes permanentes. permanentes. Este tipo de estructura se ejecuta “In Situ” en la obra.
Según el Código Técnico de Edificación (CTE-DB-SE C), son elementos de contención de tierras que se emplean para realizar excavaciones verticales en aquellos casos en los que el terreno, los edificios u otras estructuras cimentadas en las inmediaciones de la excavación, no serían estables sin sujeción, o bien, se trata de eliminar posibles filtraciones de agua a través de los taludes de la excavación y eliminar o reducir a límites admisibles admisibles las posibles filtraciones filtraciones a través del fondo de la misma, o de asegurar la estabilidad de éste frente a fenómenos de sifonamiento. Las pantallas de hormigón armado moldeadas en el suelo nacen en los años 50 como solución para resolver los problemas que plantean las excavaciones profundas próximas a edificios y estructuras subterráneas o por debajo del nivel freático. Esta técnica de la ingeniería civil surge como una aplicación de la larga experiencia en la utilización de lodos tixotrópicos existente en
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Es la tipología de cimentaciones de cimentaciones más difundida en áreas urbanas para edificios con sótano en un predio entre medianeras, en parkings y a modo de barreras de contención de agua subterránea en túneles y carreteras. 4.1.TIPOS 4.1. TIPOS DE MUROS PANTALLAS
El Código Técnico distingue dos tipos de pantallas: las pantallas de hormigón hormigonadas enteramente in situ y las pantallas de elementos prefabricados. La elección del tipo de pantalla de contención dependerá del tipo de suelo y de las condiciones del entorno. TIPOS DE PANTALLAS Pantallas continuas de hormigón De hormigón in situ Pantallas de pilotes Tablestacas pretensado Hincadas De elementos prefabricados
de
hormigón
armado
o
Tablestacas de acero Tablestacas de madera
Paneles de hormigón armado o pretensado colocados en una zanja previamente excavada
4.2.CLASIFICACIÓN 4.2. CLASIFICACIÓN
Sistemas Autoportantes Dentro de los Sistemas Autoportantes se encuentran los Muros de Ménsula; estos muros pantalla trabajan a modo de voladizo. FIGURA: Tipos de muro pantalla continua en mensula
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Esta tipología trabaja contra los empujes del terreno entre dos planos horizontal es excavados en distintos niveles, y sirven de soporte so porte por debajo del fondo excavado. Altura Máxima de Excavación: del orden de 5 a 10 m., para espesores entre 0,50 m. y 1 m. En caso de excavaciones más profundas, compatibles con el espesor del soporte, se moldean contrafuertes en el suelo logrando la estabilidad mediante empujes pasivos desarrollados por el mismo suelo en la zona empotrada.
Si los contrafuertes son interiores, ocupan mucho espacio reduciendo la capacidad del sótano. Si los contrafuertes son exteriores, se aprovecha el rozamiento del terreno contralas superficies del contrafuerte. Este sistema auto portante tiene el inconveniente que puede llegar a presentar importantes deformaciones perjudicando las estructuras de obras vecinas, con riesgos para las mismas.
Sistemas arriostrados El Sistema de Arriostramiento es uno de los más usados para cimentaciones profundas llegando a profundidades mayores de 20 metros; y se vale de los anclajes del muro en el terreno, con la importante ventaja que no necesita apuntalamientos. Estos elementos de anclaje logran estabilidad con un muy bajo índice de deformaciones. Se realizan los anclajes en uno o más niveles, a medida que se avanza la excavación mediante cables
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Sistema ascendente y descendente Este sistema consiste en alojar los pilares definitivos de la estructura de los sótanos con perforaciones efectuadas desde la superficie quedando éstos hormigonados en la parte inferior. Este apoyo creado por la pared de soporte y los pilares colocados, permiten dar base y comienzo de la estructura ascendente simultáneamente con la excavación y forjado de los sótanos. El dificultoso vaciado y evacuación de tierras queda compensado por la velocidad de la ejecución del conjunto estructural, pues este sistema ofrece una gran seguridad frente a construcciones aledañas al limitar los movimientos a valores muy bajos durante el retiro de tierras, que va compensándose con la l a construcción soterrada. A efectos de limitar las deformaciones del soporte y lograr su estabilidad, se recurre a anclarlo en uno o varios niveles, a medida que progresan las excavaciones mediante cables alojados en perforaciones de diámetro pequeño, inyectados con cemento y con posibilidad de tensarse aplicando esfuerzos equivalentes a los empujes del terreno o superiores sobre el soporte.
5. MUROS PANTALLA TIPO MILÁN 5.1.HISTORIA 5.1. HISTORIA Y APLICACIÓN El trabajo en la construcción de la primera línea del metro de Milán comenzó el 4 de mayo de 1957, en Viale Monte Rosa; el proyecto fue dividido en siete lotes (más una extensión de la primera), cada uno subcontratado a empresas que llevaron a cabo la construcción: Para el diseño y la construcción de la línea del metro se tuvo que tomar en cuenta todas aquellas estructuras que estaban presentes en el subsuelo de Milán: tuberías, conductos y en algunos casos- restos arqueológicos encontrados durante las excavaciones. El mayor
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5.2.DEFINICIÓN 5.2. DEFINICIÓN Y ASPECTOS IMPPORTANTES El muro Milán, hoy conocido como muro pantalla se puede definir como una pared tablestacada de hormigón armado conformada en el subsuelo; es un ingenio constructivo que ha influenciado notablemente la construcción de estructuras de las cimentaciones llamadas especiales y sistemas subterráneos de transporte urbano en muchas ciudades del mundo; su función principal es la de servir como elemento de sostenimiento temporal y luego permanente de zanjas longitudinales abiertas en la masa de suelo, aunque también se ha empleado extensamente para estabilizar excavaciones profundas para la construcción de cimentaciones. La variedad de sus aplicaciones cada día es mayor y la calidad obtenida también ha mejorado, incrementando su empleo en los muros estructurales definitivos tanto en cajones para Metros, en cimentación de edificios, en simples muros de contención o muros de protección contra inundaciones. Otra aplicación, frecuente, es para la construcción de muelles marginales en regiones sísmicas. En el diseño de un muro pantalla o muro de Milán, es fundamental conocer la respuesta del suelo ante los cambios provocados por la excavación, ya que ésta origina un alivio de los esfuerzos totales, por la remoción de suelo y agua, cuyo resultado es el movimiento de la masa de suelo, por lo que el diseño se debe concentrar en el control y mitigación de las deformaciones inducidas. El control de estos movimientos es importante ya que su magnitud puede dañar a estructuras adyacentes y a los servicios públicos.
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La respuesta del suelo está influenciada principalmente por los siguientes factores: 1. Dimensiones de la excavación 2. Propiedades de los suelos 3. Control y abatimiento del nivel freático 4. Proceso y secuencia constructiva 5. Tipo de soporte y apuntalamiento 6. Cercanía de edificios y de servicios públicos 7. Sobrecargas temporales Se puede advertir, que cuanto más grande sea la excavación mayor es el alivio de los esfuerzos totales y por lo tanto mayores los movimientos del suelo. En el caso extremo, una excavación profunda débilmente soportada puede originar una falla general por esfuerzo cortante de los suelos. El proceso del diseño involucra tanto al ingeniero estructural como al geólogo, a través del estudio geotécnico. El estudio geotécnico establece los parámetros como los empujes de suelo e hidrostático, la resistencia y módulos de rigidez del suelo, los criterios sísmicos en términos de deformación o esfuerzo; los parámetros se definen a través de fórmulas simples o con análisis no lineales de elementos finitos, en los más modernos se considera explícitamente la interacción suelo-estructura, sin embargo, son limitados en el sentido del modelado estructural. El ingeniero de estructuras aplica a su modelo las presiones, la rigidez del suelo que se define a través de la rigidez de resorte, o módulos de reacción, por lo que las presiones son independientes de las deformaciones. Los métodos de equilibrio límite son adecuados para predecir las cargas de fallo, sin embargo, no son capaces de determinar las deformaciones asociadas. Dado que el proceso constructivo es evolutivo, el modelo de análisis debe contemplar el desarrollo de las presiones y deformaciones conforme se realice la excavación. Los modelos utilizados con más frecuencia son: los modelos con resorte y los modelos mediante elementos finitos.
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El empleo de bentonita como estabilizador de pozos de agua y petroleros se remonta a 1910, pero fue en 1938 cuando el ingeniero italiano Carlo Veder consideró usar la bentonita para estabilizar zanjas excavadas en el suelo. Posteriormente la técnica de los muros pantallas de Milán floreció para la construcción del Metro de esa ciudad italiana, cuyo subsuelo aluvial con limos y arenas saturadas dificultaba las excavaciones; los inventores fueron los ingenieros Veder y Marconi que trabajando independientemente la desarrollaron en los años 1950 a 53 (Schneebeli, 1971); rápidamente esta técnica fue adoptada en otros países europeos, que por esos años tenían intensivos programas de reconstrucción tanto por los daños producidos por la 2° Guerra Mundial como por la modernización de sus ciudades, Gould (1990). Sin duda en la ciudad de París la competencia entre dos empresas geotécnicoconstructoras Soletanche y Bachy impulsó impulsó el desarrollo tecnológico actual de ese procedimiento de construcción. En los Estados Unidos, donde casi todas las excavaciones profundas se estabilizaban con tablestaca de acero, en 1962 se construyó el primer muro pantalla de Milán para un edificio en la ciudad de Nueva York; posteriormente, en 1967 se utilizaron en la construcción del metro de San Francisco y para la notable edificación del World Trade Center de Nueva York, obra en donde se demostró ampliamente la fiabilidad de esta técnica y desde entonces se ha venido incrementando su empleo en ese país. Por esos años se acuño él nombre de Slurry Wall, término que en español carece de significado, Tamaro (1990), aunque la palabra slurry la asociamos a un mortero muy fluido.
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5.4.PROCESO 5.4. PROCESO CONSTRUCTIVO DEL MURO PANTALLA MILÁN 1. Construcción del muro guía El murete guía es un muro que se realiza a ambos lados de la zanja donde se construirá la pantalla. Suelen tener de dimensiones entre 70 y 100 cm de altura, y entre 10 y 50 cm de espesor.
Guiar el útil de excavación (cuchara al cable o equipo hidráulico). Evitar la caída de terreno de la zona superior de la zanja por efecto del golpe del elemento excavador, y por ser una zona "descomprimida". Facilitar que el lodo bentonítico se mantenga aproximadamente al nivel de la superficie de trabajo, haciendo que la presión del lodo sea superior que la del posible nivel freático, y permitiendo, con ello, que el lodo actúe correctamente sobre las paredes de la zanja (una vez excavada). Servir de soporte a la armadura: la armadura de los paneles se colgará del murete guía.
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2. Excavación de zanjas Cuchara bivalva: se emplea en terrenos que lo permitan (no demasiado duros). Dependiendo del fabricante, pueden llegarse a excavar terrenos que tengan una resistencia a compresión en torno a los 60 kg/cm2.
Hidrofresa: es un elemento excavador con ruedas dentadas que giran en sentidos contrarios,
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3. Colocación de las armaduras La armadura ha de estar previamente montada y suele ser recomendable que también esté soldada. Para su colocación se eleva la armadura con una grúa, y se introduce en el panel. La armadura no puede apoyarse en el fondo de la zanja, dado que se flectaría, y al entrar en contacto con las paredes de la excavación perdería el recubrimiento de hormigón lateral. Por ello ha de quedar colgada del murete guía, para lo que suele emplearse algún elemento metálico, y lateralmente se colocan separadores en la armadura para evitar el contacto con el terreno.
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4. Colocación de las juntas Antes de colocar el concreto, se colocan unos encofrados laterales o juntas entre el panel excavado y el panel que se excavará más adelante. La misión de estas juntas es crear un machihembrado entre las pantallas, crear una superficie limpia y ayudar al guiado de la bivalva en la pantalla siguiente. De no colocarse, habría irregularidades entre los paneles, que darían lugar a filtraciones que podrían resultar anti estéticas, o incluso peligrosas.
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5. Colocación de la canaleta
6. Vaciado del concreto Al vaciar el concreto la zanja está llena de lodo bentonítico. Para evitar que el concreto se contamine al mezclarse con estos, es necesario iniciar i niciar el proceso de hormigonado desde abajo hasta arriba, mediante un tubo llamado "tubo tremie pipe”. Una vez que concluye el
hormigonado, la parte superior del hormigón está contaminada por los lodos. Por lo tanto, habrá que seguir vertiendo concreto hasta que rebose, extrayendo la parte contaminada de hormigón.
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9. Anclajes Los anclajes se utilizan para aplicar fuerzas dentro de la masa de suelo o de roca, con el objeto de mantener o de restablecer su estabilidad. Las anclas se utilizan solas o como complemento de otras estructuras tales como:
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TUBO DE INYECCIÓN Y RETORNO. Poliducto RETORNO. Poliducto liso de 1/2" de diámetro instalado hasta el fondo de la perforación para inyección y otro de alivio de 1/2" de diámetro junto al obturador. PROTECCIÓN CONTRA OXIDACIÓN. A OXIDACIÓN. A base de grasa, vaina lisa y mortero de baja resistencia. INYECCIÓN DEL BULBO. Se BULBO. Se procederá a instalar el obturador y lograr el sello entre la longitud libre y la zona de tensión. Se introduce la inyección de mortero, controlada por un manómetro desde la boca del barreno.
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5.5.REQUIRIMIENTOS 5.5. REQUIRIMIENTOS El estudio de mecánica de suelos deberá contener lo siguiente:
Perfil estratigráfico del suelo. Peso volumétrico de cada estrato identificado en el perfil estratigráfico. Ángulo de fricción interna de cada estrato identificado en el perfil estratigráfico. Cohesión del suelo (en caso de existir estratos de suelos cohesivos). Localización del nivel de aguas freático. Sobrecarga del terreno adyacente (este dato varía en función de las estructuras que rodean la excavación).
Los planos deberán mostrar la siguiente información:
Vista en planta del área de excavación. Vista en corte donde se indiquen niveles de excavación, losas, etc. Colindancias.
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8. ANEXOS Se explica también en el siguiente video:
https://www.youtube.com/watch?v=bpiEHZ0OUgA
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