A partir del desarrollo del diseño de cada uno de los métodos presentados en este
trabajo, en este capítulo se presenta la comparación entre los muros pantalla y las
calzaduras, atendiendo a cada particularidad presentada en el proceso de diseño
geotécnico.
Muros Pantalla
Los muros pantalla conciben dentro de su diseño formar parte de la estructura final,
siendo adecuados como muros divisorios entre predios vecinos y parte de la estructura
subterránea que puede ser destinada a estacionamientos, logrando se parte final de la
estructura de soporte.
Por la concepción de su diseño, se observa un uso eficiente del espacio físico en la
excavación profunda, de tal manera que el espacio queda disponible casi en su totalidad.
El proceso de diseño se remonta hace 50 años cuyas primeras aplicaciones en la
Italia de la post guerra se adecuaron principalmente a la reconstrucción, con nuevos
edición de profundidades de cimentación considerables, y la aplicación del sistema para
La estructura cumple una función triple desde el momento de su construcción,
estanqueidad, por lo cual los flujos de agua subterránea son cortados, logrando una
impermeabilizar la zona de excavación, y evitando la deformación de los suelos
aledaños por efecto de la descompensación de la napa freática; resistencia, esto al actuar
como soporte principal ante los empujes laterales del suelo, conteniendo los
desplazamientos de la masa de tierra y adecuándose a sus deformaciones por la flexión
que ofrece el sistema; protección, esto evitando los deslizamiento de tierra mientras se
trabaja en la excavación, de esta manera todo el personal obrero tiene la garantía de un
trabajo seguro.
Por la facilidad de montaje de los elementos estructurales, este método es adecuado
para zonas densamente pobladas, donde las distribuciones urbanas ameritan un sistema
seguro para la contención de las construcciones vecinas.
Se puede usar el sistema de muros pantalla anclados, en todos los tipos de suelos, y
con diferentes niveles de napa freática, ya que el proceso de diseño contempla todas las
características geomecánicas que pueden presentar los diferentes estratos del suelo.
El método constructivo de los muros pantalla, produce un mayor control del trabajo
en las excavaciones profundas, ya que se construyen a medida que avanza la
excavación, esto hace que se controle mejor los asentamientos de las estructuras
vecinas.
El proceso constructivo exige en su mayoría la mano de obra calificada, para la
habilitación de la armadura de acero y encofrado de los muros, también se requiere de
maquinaria especializada para el proceso de perforación de los anclajes, la inyección de
la lechada en el bulbo del anclaje y para el tensado y destensado de los cables de los
Durante el proceso constructivo se hace uso de maquinaria especializada, la que
garantiza los trabajos específicos dentro del proceso constructivo, una de ella es la
máquina de perforación la que se encarga de hacer las perforaciones para la instalación
de los anclajes.
Este tipo de maquinaria de variada aplicación, se utiliza por el poco espacio que
requiere para su maniobrabilidad, ya que la maquinaria en si es de tamaño compacto y
puede adecuarse de manera versátil a cualquier tipo de terreno, mayormente instaladas
sobre una carrocería de orugas, su alcance está por encima de cualquier característica
del terreno ya que se facilita su movimiento.
Figura N° 27: Perforador MYM – C5 para la perforación e instalación de anclajes Fuente: Mecanización y Mineria S.A.
Estas máquinas tiene la ventaja de ser ensamblables en obra, y por la disponibilidad
de accesorios pueden ser utilizadas también para la inyección de la lechada de concreto
que es parte del bulbo de anclaje, así como la capacidad de ejercer la tensión al juego de
cables de cada anclaje.
La versatilidad de este tipo de maquinaria, usado especialmente para los trabajos en
los muros pantalla, se resuelve en un control de los rendimientos más específicos, y de
esta manera un detallado cronograma de ejecución de obra, ya que los rendimientos
ofrecidos por la maquinaria son verificables y no están sujetos a interpretaciones
subjetivas como lo es la mano de obra, por lo cual el uso de maquinaria garantiza un
trabajo uniforme y de buen control durante su ejecución.
Figura N° 28: Perforador MYM – C5 para la perforación e instalación de anclajes Fuente: Mecanización y Mineria S.A.
Por sus características flexibles aportadas por la armadura de acero, los muros
pantalla logran adecuarse a las deformaciones del terreno conteniendo de forma flexible
la reacción del terreno en la corona de la excavación y en la base, de esta forma y con la
tensión que aportan los anclajes, las masas de suelo adyacentes a la excavación son
retenidas, evitando asentamientos.
Su proceso de diseño contempla, más situaciones de falla, lo que se traduce en
paramentos más seguros y adecuados para cada fase del proceso de diseño geo
Calzaduras
Para el diseño de calzaduras no existe una metodología formal, el trabajo se
desarrolla empíricamente, adecuado de otros métodos (muros de contención).
Las características de las calzaduras solo permiten su contracción en determinados
tipos de suelos, que son los granulares y conglomerados, donde los niveles freáticos
sean escasos, estas limitaciones reducen su aplicación.
Su aplicación se adecua fácilmente a la calzadura de zapatas y cimentaciones
corridas, siendo la manera más segura de ofrecer protección a la construcción vecina
evitando que se produzcan daños en esta.
El conocimiento de la interacción entre el sistema de calzaduras y el suelo, son
empíricos, esto deja vacíos al momentos de diseñar la estructura, y también dificulta la
proyección durante la excavación.
Al momento de terminar de construir el sistema de calzaduras, toda la estructura está
dentro del terreno vecino, lo que a largo plazo podría generar problemas en una futura
excavación por parte de los propietarios del terreno.
Las funciones principales de las calzaduras son, sostener las estructuras vecinas, ya
que las calzaduras transmiten hacia estratos más profundos todo el esfuerzo de la
estructura calzada; sostenimiento ante el empuje lateral de los suelos, consolidando la
estabilidad de las cimentaciones vecinas; protección del talud de la excavación, esto a
medida de que se profundiza la excavación, ya que el proceso de excavación de las
calzaduras es paulatino.
En función a la profundidad de la excavación, en sistema de calzaduras puede ofrecer
Su aplicación contribuye a la corrección de los asentamientos de edificaciones
antiguas y monumentos, siendo este el trabajo más usado por las características sencillas
en su proceso constructivo.
La calzaduras requieren una atención principal en lo que refiere a proceso
constructivo, ya que este no requiere de mano de obra calificada, por la baja
complejidad de los trabajos, así también, no se requiere de maquinaria especializada, lo
que convierte a este sistema de sostenimientos en uno de los más sencillos en cuanto a
construcción.
Este sistema de sostenimiento no contempla la acción de la napa freática, lo que
debilita la estructura por las filtraciones entre las juntas de las calzaduras y los esfuerzos
hidrostáticos que se producen.
Por la forma geométrica del sistema de calzaduras, están tienden a desplazarse en la
parte superior, por la acción del empuje lateral del suelo y la rigidez monolítica de la
estructura.
Se generan dificultades durante el proceso constructivo cuando la profundidades de
los últimos niveles de calzaduras son considerables, esto haciendo peligroso el trabajo
para el personal obrero, así como la dificultad al momento del vaciado del concreto.
Por su constitución monolítica, el sistema de calzaduras no posee un comportamiento
a la flexión, lo que ocasiona, desplazamientos y fallas por volteo en toda la estructura, si
Consideraciones
Las excavaciones profundas consideran trabajos de sostenimiento de los taludes
aledaños, que soportan a las edificaciones vecinas, y es por eso que se requiere los
sistemas de sostenimiento, ambos sistemas poseen parte de su estructura dentro del
terreno vecino, las calzaduras en su totalidad y los muros pantalla anclados,
parcialmente.
Al realizar una excavación profunda se altera el confinamiento del terreno en las
estructuras aledañas, lo que se traduce en asentamientos, que pondrían en riesgo las
estructuras si es que estas no son sostenidas por una estructura pertinente.
Existe un problema en torno al derecho de propiedad y propiedad vecina establecido
en el código civil, los cuales deben ser de conocimiento para que al momento de
efectuar los trabajos de sostenimiento, el propietario del terreno aledaño tenga
conocimiento de los trabajos que se realizan bajo su propiedad de tal forma que se
eviten problemas al término de la construcción.
Ambos métodos de sostenimiento tienen diferentes enfoques, de acuerdo al terreno
donde serán aplicados, de esta característica también depende el costo que involucra la
aplicación de cada una de estas metodologías, las diferencias técnicas en el diseño son
sustanciales, pero considerando la profundidad de la excavación las calzaduras poseen
un menor costo, a diferencia de los muros pantalla que a medida que la profundidad
aumenta, su costo justifica su empleo.
El vacío técnico que existe en la norma E.050 deja con muchas dudas al respecto de
como deben ser las metodologías para el sostenimiento en las excavaciones profundas,
se señala una dimensión mínima al calzar, o como se debería de proceder para calzar
diferentes estructuras (ya sean zapatas, losas de cimentación, etc).
En cuanto al proceso de construcción la diferencia del tiempo empleado para la
ejecución de cada método es ampliamente diferente, las calzaduras requieren una mano
de obra no calificada, y por la sencillez de su proceso, puede ejecutarse con más fluidez
de tiempo, en cambio los muros pantalla requieren una programación un poco más
específica, y el uso de maquinaria y mano de obra especializada, lo que se traduce en un
empleo de mayor tiempo para su ejecución.
Se tendrá la siguiente consideración para el uso de muros pantalla, donde no se
recomienda su uso, suelos erosionados, que no garanticen un adecuado anclaje, suelos
donde surja roca claramente erosionada pues dificultaran las perforaciones.
Una visualización a largo plazo, después de que haya sido aplicada la metodología y
construido el sistema de sostenimiento, cabe la posibilidad que el propietario del terreno
vecino desee construir, y al momento de efectuar las excavaciones se encontrara con la
totalidad o con una parte significativa de las estructuras construida para el
sostenimiento, lo que genera un costo adicional al propietario ya que tendrá que demoler
estas estructuras, en el caso de las calzaduras, tendrá que demoler la totalidad de estas,
que demandaran maquinaria y una cantidad de mano de obra significativa, en el caso de
los muros pantalla anclados, se deberá demoler solo el bulbo de anclaje, y la remoción
de los anclajes, que previamente son destensados para evitar accidentes al momento de
CONCLUSIONES
De acuerdo a lo presentado en el siguiente trabajo, se ha evaluado el proceso de
diseños geotécnicos de los muros pantalla anclados y las calzaduras, aplicado a un caso
de estudio específico, el cual identifica que el sistema de calzaduras se adecua de mejor
manera a este caso de aplicación, ya que el diseño corresponde a las características del
suelo y la invasión en el terreno aledaño es la menor.
1.- Mediante los ensayos respectivos, se indican las características físicas y
mecánicas del suelo en la zona de estudio.
Tipo de suelo según clasificación SUCS : CL (arcilla de baja plasticidad)
Limite liquido : 30.01
Limite plásticos : 20.28
Índice de plasticidad: 09.73
Peso específico: 1.49 t/m3
Cohesión del suelo: 0.370 kg/cm2
Ángulo de fricción interna: 19°
2.- El desarrollo del proceso de diseño geotécnico de los muros pantalla, contempla
los factores de seguridad en cada etapa del proceso, se usa como factor de seguridad el
valor de 1.5 sugerido en la metodología de diseño RIGID 1 que es la que se ha aplicado.
Aplicando el método antes mencionado se tienen los siguientes resultados:
Número de niveles de anclaje: 02 niveles
Ángulo de inclinación de los anclajes : 15°
Separación horizontal de los anclajes: 1.50 m
Longitud de bulbo de anclaje: LB1= 3.249m y LB2= 2.568m
Longitud total del anclaje: LT1= 6.20m y LT2= 4.80m
Carga de pre esfuerzo en cada anclaje:T1=57.463kN y T2=75.163kN
Ancho del muro pantalla: 0.20m
Empotramiento del muro pantalla: 0.205m
Es con estos datos de diseño que se puede llegar a la conclusión de que los anclajes
del muro pantalla diseñado, se adentraran en el terreno vecino de forma considerable,
siendo el anclaje de 6.20 m en el nivel superior el de mayor longitud, lo que resulta en
una invasión agresiva del terreno colindante, lo que a largo plazo podría ocasionar
problemas en el lindero, ya que la desinstalación sin control y supervisión adecuada de
los anclajes, podría llevar a la desestabilización del muro pantalla ya construido.
Es por estas característica que el sistema de muros pantalla es descartado del caso de
aplicación, además de la poca disponibilidad dentro de la ciudad de Puno de la
maquinaria especializada que el proceso constructivo de muros pantalla anclados
demanda, lo que dificulta en gran manera su ejecución.
3.- Los resultados obtenidos por el método de diseño de calzaduras obedecen a las
teorías básicas de la mecánica de suelos, como el coeficiente activo de empuje de la
teoría de Rankine y la teoría de capacidad de carga de Terzaghi, los resultados
obtenidos son los siguientes:
Número de niveles: 03 niveles
Factor de seguridad por volteo: 3
Factor de seguridad por deslizamiento: 2
Altura de cada calzadura: 1.67m
Ancho de cada calzadura: 1.00m
Profundidad del primer nivel de calzaduras: 0.60m
Profundidad del segundo nivel de calzaduras: 0.65m
Profundidad del tercer nivel de calzaduras: 1.35m
Por los datos obtenidos después del diseño geotécnico, es que las calzaduras son
recomendadas como el sistema de estabilidad en el presente caso de aplicación, esto
obedece a que su diseño se ha traducido en dimensiones moderadas en los tres
diferentes niveles de calzadura, lo que hace que la intervención en el terreno aledaño no
sea de gran magnitud, ya que en la parte baja del sistema de calzaduras, el pie de 1.35 m
tiene una dimensión moderada, lo cual apunta a las calzaduras como el método más
adecuado para este caso aplicativo.
Y considerando que el proceso constructivo de las calzaduras no demanda de mayor
control en la mano de obra, y que no necesita de maquinaria especializada, la hace un
método elegible considerando la disponibilidad de todos los recursos dentro de la ciudad
4.- Indicar las ventajas que ofrecen los métodos presentados.
En cuanto al procedimiento constructivo, las calzaduras no demandan equipo especializado como los muros pantalla, esto se resume en un trabajo simple
para su ejecución donde no es apremiante la intervención de mano de obra
especializada.
En cuanto a la aplicación indistinta de cada método, las calzaduras son
recomendadas para el soporte de suelos conglomerados sin presencia de agua,
en cambio los muros pantalla pueden ser aplicados a todos los tipos de suelos.
El proceso de diseño de los muros pantalla requiere de parámetros más precisos, y de cálculos específicos para cada componente del muro pantalla,
por lo que se contempla otras formas de interacción entre el suelo y la
estructura, por otra parte el diseño de calzaduras tiene bases en teorías básicas
de la mecánica de suelos, y un desarrollo menos complejo.
Precisando la intervención de cada estructura en el terreno vecino, la
aplicación de muros pantalla invade el terreno aledaño con sus estructuras de
anclaje llegando estas a profundidades considerables dentro de este, en
RECOMENDACIONES
Se recomienda hacer un estudio completo del terreno donde se ejecute una
excavación profunda, ya que los datos obtenidos en dichos estudios harán posible la
elección del método adecuado para el sostenimiento de los taludes de la excavación, así
se evitara de accidentes y problemas debidos a la inestabilidad de estos taludes.
Se deberá considerar todos los parámetros dentro del proceso de diseño, para que
de esta forma el método elegido garantice que los resultados serán precisos, asegurando
la estabilidad de los taludes.
Se recomienda considerar a los muros pantalla a nivel de diseño geotécnico, ya
que durante la etapa de diseño, este método garantiza el uso de todos los parámetros
para su desarrollo, esto hace que los resultados sean más precisos y se adecuen a las
características reales del terreno.
El uso de calzaduras es recomendado por su proceso constructivo simple, que
requiere de una supervisión formal durante su trabajo, este método puede ser utilizado
para estabilizar taludes en excavaciones donde el terreno posea un nivel freático bajo o
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