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PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL CONSTRUCCIÓN II CALZADURAS Y ENTIBADOS

CARPIO TICONA, NICOLE GÓMEZ FLORES, CHRISTIAN RIVAS COSI, KEVIN ZANABRIA LLERENA, FABIANA CIV7-1 06 DE JUNIO DEL 2018

“Los alumnos declaran haber realizado el presente trabajo de acuerdo a las normas de la Universidad Católica San Pablo”

ÍNDICE I.

OBJETIVOS.................................................................................................................... 3

II.

INTRODUCCIÓN. ...................................................................................................... 4

III.

DESARROLLO. .......................................................................................................... 5

1.

Definiciones y generalidades. ...................................................................................... 5 a)

Calzaduras. ........................................................................................................... 5

b) Entibados. ............................................................................................................. 5 2.

Usos y aplicaciones. .................................................................................................... 6 a)

Calzaduras. ........................................................................................................... 6

b) Entibados. ............................................................................................................. 7 3.

Clasificación y tipos. ................................................................................................... 8 a)

Calzaduras. ........................................................................................................... 8

b) Entibados. ............................................................................................................. 9 4.

Ventajas y desventajas. .............................................................................................. 12 a)

Calzaduras. ......................................................................................................... 12

b) Entibados. ........................................................................................................... 13 5.

Diseño y construcción. .............................................................................................. 14 a)

Calzaduras. ......................................................................................................... 14

b) Entibados. ........................................................................................................... 19 IV.

CONCLUSIONES. .................................................................................................... 22

V.

BIBLIOGRAFÍA. ...................................................................................................... 23

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I.

OBJETIVOS. El presente informe tiene como objetivo principal el análisis de las calzaduras y entibados en la construcción, para lo cual se investigará primeramente la definición de dichos elementos, sus usos, su clasificación, las diferentes ventajas y desventajas que presentan, para finalmente investigar cómo es que se colocan en obra, es decir, el proceso de diseño y constructivo de estos sistemas.

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II.

INTRODUCCIÓN. En la actualidad, el diseño de edificios de gran envergadura es una realidad constante, los cuales constan de uno a más niveles de sótanos que se utilizan como estacionamientos en la mayoría de los casos. La construcción de estos sótanos es posible mediante el sistema de calzaduras o de pantallas de contención. Sin embargo, y en reiteradas ocasiones, los métodos de análisis y diseño de estas estructuras son mal realizados, generando fallas derivadas en asentamientos y/o colapsos en la edificación vecina con pérdidas de vidas humanas, en el peor de los casos. Por otro lado, en los procesos de excavación para la realización de las calzaduras, o en los procesos de excavación en general, se tiene la problemática del deslizamiento del material o suelo lateral, para lo cual se requiere un sistema de contención de dicho suelo, el cual se denomina entibado. De igual manera, el entibado mal colocado puede ser un peligro para los trabajadores de dicha excavación. Es por ello que es de gran importancia para el ingeniero civil el conocimiento de estos sistemas, tanto de calzaduras como del correcto entibado, ya que garantizan una buen proceso constructivo de las edificaciones, con la reducción de los riesgos que puedan presentarse.

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III.

DESARROLLO. 1. Definiciones y generalidades. a) Calzaduras. Las calzaduras son estructuras provisionales que se diseñan y construyen para sostener las cimentaciones vecinas y el suelo de la pared expuesta, producto de las excavaciones efectuadas. Está conformada por concreto ciclópeo, y soporta principalmente carga vertical, transmitiéndola a un nivel inferior; también proporciona soporte lateral al suelo en contacto.

Figura 1.1. – Esquema de calzaduras. Las calzaduras son un sistema estructural muy eficiente en un suelo conglomerado sin presencia de agua, no se debe generalizar para cada tipo de suelo, porque podría generar una falla en la misma calzadura. b) Entibados. El entibado es un tipo de estructura de contención provisional muy flexible, empleada habitualmente en construcción e ingeniería civil. Es utilizado como pared portátil, que se coloca en las zanjas, para mantener las paredes de estas, y así evitar derrumbes.

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En cualquier proyecto en la que se deba hacer una excavación de profundidad de 1.5 m. a más (hasta 10 m.), es posible la aplicación de entibados.

Figura 1.2. – Entibado de zanjas. Una zanja o excavación sin entibados es un peligro real y constante para el personal que trabaja en su interior. La no aplicación de los entibados hace que se abran zanjas más grandes para evitar accidentes, lo que genera un sobrecosto por el trabajo adicional de excavación, por el uso de una mayor cantidad de rellenos, y de personal para la compactación, entre otros. 2. Usos y aplicaciones. a) Calzaduras. Las calzaduras tienen por función prevenir las fallas por inestabilidad o asentamiento excesivo y mantener la integridad del terreno colindante y de las obras existentes en él, hasta que entren en funcionamiento las obras de calzadura y/o sostenimiento definitivas. La aplicación de calzaduras dependerá del tipo de terreno, ya que no es posible construir libremente sobre cualquier suelo y se deben tener en cuenta la resistencia, cohesión, empuje activo del suelo. El ingeniero residente a cargo de la obra deberá contar con un estudio general de mecánica de suelos, y así contar con una información precisa acerca de la clasificación del mismo en cada uno de sus estratos encontrados.

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En el Perú, sobre todo en Lima, gracias al buen suelo con que se cuenta, se suele realizar calzaduras de 10 a 15 metros de profundidad, sin embargo, lo recomendable es no exceder de los 6 metros.

Figura 2.1. – Calzadura desencofrada. b) Entibados. El entibamiento tiene por objeto evitar el desplome o deslizamiento de las paredes, o el hundimiento del techo de las excavaciones y galerías, y al mismo tiempo proteger al personal que en ella trabaja. La madera que se utiliza en los entibamientos, varía de acuerdo con la magnitud de las excavaciones. En la excavación representada en la Figura 2.2, por ejemplo, el terreno muestra síntomas de deslizamiento y se procede al entibamiento correcto.

Figura 2.2. – Entibamiento metálico de la zanja.

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Existen también entibados metálicos prefabricados, especialmente diseñados para cada uso específico, teniendo en cuenta factores como el nivel freático, profundidad, tipo de suelo.

Figura 2.3. – Tipos de entibamiento metálico. 3. Clasificación y tipos. a) Calzaduras. Una primera clasificación de calzaduras es en función a la ubicación de la calzadura y a su exigencia estructural: 

Aquella que se ejecuta dentro de los linderos del terreno por excavar.



Aquella que se realiza en propiedad vecina, es decir fuera de los linderos del terreno por excavar.

En el primer caso no son propiamente calzaduras, son pantallas de contención. Esta es la práctica usual en Norte América, Europa y en algunos países de Latinoamérica. En la pantalla de contención no hay transferencia de carga vertical a los estratos profundos, en este aspecto, no son propiamente una calzadura. Para evitar la posibilidad de asentamientos verticales en las estructuras existentes, por desplazamiento horizontal de la pantalla como consecuencia del empuje del suelo contenido, se depende exclusivamente de la rigidez lateral de la pantalla. En segundo caso, cuando el profundizar en el terreno vecino, lo hacemos por debajo de una edificación existente, estamos construyendo realmente una calzadura, porque, porque además de los empujes laterales que existen, se va a

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tener que transmitir parcialmente la carga vertical de la cimentación existente a un estrato más bajo. También se presenta una segunda clasificación de calzaduras: Correctiva o preventiva. 

Calzadura correctiva: Aumenta la capacidad de la cimentación de una estructura inadecuadamente apoyada.



Calzadura preventiva: Usada para obtener la adecuada capacidad de la cimentación para soportar cargas mayores o para contrarrestar cambios en las condiciones de terreno. Requerida para las cimentaciones de una estructura cuando se van a construir cimentaciones más profundas cercanas para una adición u otra estructura.

b) Entibados. En cuanto a los entibados, estos pueden ser discontinuos y continuos. Entibados discontinuos: 

Entibado discontinuo en madera: Consiste en un sistema de entibado discontinuo en madera, con base en el uso largueros, puntales y codales en madera o metálicos. Los elementos que lo conforman son los siguientes: - Puntales: Tablas verticales de madera de sección rectangular mínima de 0.04 x 0.20 metros, con espacios libres máximos de 0.20 metros. - Largueros: Vigas en madera de sección mínima 0.10 x 0.20 x 3.00 metros. - Codales: Postes metálicos telescópicos de diámetro mínimo 101.6 milímetros (4") o elementos en madera de 0.12 metros de diámetro como mínimo, distribuidos en niveles con separación vertical máxima de 1.60 metros y separación horizontal máxima de 1.60 metros en la zona central del larguero y de 1.40 metros en los extremos del larguero. 9



Entibado discontinuo en madera, con perfiles metálicos: Consiste en un sistema de entibado discontinuo con puntales metálicos y codales metálicos o de madera. Los elementos que lo conforman son los siguientes: - Puntales: Perfiles metálicos de sección y la longitud de empotramiento definidos en el diseño. - Largueros: Tablas horizontales de madera de sección mínima 0.10 x 0.20 metros, longitud máxima 3.0 metros. - Codales: Postes metálicos telescópicos de diámetro mínimo 101.6 milímetros (4") o postes en madera de 0.12 metros de diámetro mínimo, distribuidos en niveles con separación vertical máxima de 1.60 metros y separación horizontal máxima de 1.60 metros en la zona central del larguero y de 1.40 metros en los extremos del larguero.

Entibados continuos: 

Entibado continuo en madera: Las paredes de la zanja deben ser sostenidas totalmente por tableros continuos de madera y deben ser soportados lateralmente por largueros de madera y puntales de madera o de acero. Los elementos que lo conforman son los siguientes: - Puntales: Tablas verticales de madera de sección rectangular mínima de 0.04 x 0.20 metros, generando una superficie continua. - Largueros: Tablas horizontales en madera de sección mínima 0.10 x 0.20 metros, con longitud máxima de 3.00 metros. - Codales: Postes metálicos telescópicos de diámetro mínimo de 152.4 milímetros (6") o en madera de 0.15 metros de diámetro mínimo, distribuidos en niveles con separación vertical máxima de 1.60 metros y separación horizontal máxima de 1.60 metros en la zona central del larguero y de 1.40 metros en los extremos del larguero.

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

Entibado continuo en madera, con perfiles metálicos: Consiste en un sistema de entibado continuo en madera, reforzado con puntales metálicos y codales metálicos o de madera. Los elementos que los conforman son los siguientes: - Puntales: Tablas verticales de madera de sección mínima 0.10 x 0.20 metros generando una superficie continua. - Largueros: Perfiles metálicos de sección definida en el diseño. - Codales: Postes metálicos telescópicos de diámetro mínimo de 152.4 milímetros (6") o en madera de 0.15 metros de diámetro mínimo, distribuidos en niveles con separación vertical máxima de 1.60 metros y separación horizontal máxima de 1.60 metros en la zona central del larguero y de 1.40 metros en los extremos del larguero.



Entibado continúo con láminas metálicas: Consiste en un sistema de entibado continuo en lámina metálica, puntales, largueros y codales. Los elementos que conforman el entibado continuo con láminas metálicas son los siguientes: - Lamina de acero: De la resistencia definida en el diseño, de espesor mínimo 3/4" y dimensiones apropiadas para soportar la excavación incluyendo empotramiento, con la capacidad de resistir los esfuerzos generados por las solicitaciones estáticas de carga externa. Las láminas deben traslaparse entre sí en una distancia mínima 0.20 metros. La lámina esta hincada al terreno, soportada por los puntales.

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Figura 3.1. – Entibado según el tipo de suelo. 4. Ventajas y desventajas. a) Calzaduras. Ventajas: 

La calzadura es económica en comparación de otros elementos estructurales de sostenimiento y estabilidad de taludes.



Es un eficiente sistema de sostenimiento, ya que sostiene rápidamente el desplome o derrumbe de un talud adyacente al terreno, es decir, mantiene la integridad del terreno colindante y obras existentes en él.



Previene fallas por inestabilidad o asentamiento excesivo.



La calzadura asegura la capacidad portante a la cimentación por calzar, llevándola a un estrato más resistente.



La calzadura facilita en varios casos la construcción de un sótano, ya sea como garaje o almacén, en viviendas comunes.



El procedimiento constructivo de las calzaduras es muy fácil de ejecutar y una adecuada programación puede hacer aún más rápido el proceso, debido a que el encofrado es sencillo.



Permite trabajo limpio, ordenado y controlado de la excavación masiva.



Reducción de tiempo de ejecución y costos.

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Desventajas: 

En muchos casos con presencia de agua, ya sea por filtraciones o nivel freático, la calzadura es vulnerable, debido a que se generan empujes, los cuales inclusive pueden hacer fallar la calzadura aun con apuntalamiento.



Las calzaduras son muros de contención en voladizo, y como tales presentan en la parte superior deslizamientos laterales (giro).



Se presenta una dificultad de vaciado del concreto ciclópeo en los paños, debido a que el concreto ciclópeo no es muy fluido de acuerdo a las recomendaciones.



La calzadura no es aplicable a cualquier tipo de suelo, usualmente tiene un mejor desempeño en un suelo de tipo conglomerado.



La calzadura genera una invasión del terreno vecino, dejando elementos estructurales en terreno colindante, propietario vecino.



La calzadura no está diseñada para soportar grandes esfuerzos por flexión, por no tener refuerzo de acero.

b) Entibados. Ventajas: 

Posibilita la excavación de zanjas de diversas anchuras y profundidades.



Es un sistema de muy fácil montaje y puesta en obra, empleando medios de elevación habituales.



Es altamente resistente a los empujes del suelo dependiendo del tipo de materia del entibado; el más resistente son los entibados metálicos.



Aumenta la seguridad de los trabajos y menor utilización de mano de obra respecto a otros procedimientos.



Se

puede

reutilizar

en

numerosas

ocasiones,

con

mínimo

mantenimiento y larga vida útil.

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

Proporciona un ambiente de trabajo seguro para los trabajadores dentro de las zanjas.



Los entibados pueden ser instalados virtualmente en cualquier condición subterránea y ambiente de trabajo.



Tienen un amplio rango de aplicaciones.

Desventajas: 

Si el entibado no es colocado adecuadamente, podría fallar bruscamente y con eso las paredes de la zanja.



El entibado debe ser de un material adecuado de acuerdo al tipo de suelo, por lo que es necesario un estudio de suelo.



Los puntales pueden interferir o obstruir en el proceso de excavación y/o colocación de tuberías.

5. Diseño y construcción. a) Calzaduras. Para el diseño de una calzadura, es importante tener en cuenta diversos factores para evaluar su viabilidad, es decir, su posibilidad de ser construida o no. Entre los factores más importantes, se tienen: 

Tipo de suelo: Es el factor base o el factor más importante. Tanto para el diseño como para la ejecución de la calzadura es indispensable que se tenga conocimiento de las características del suelo, para lo cual se debe realizar un estudio del mismo. La calzadura tiene un comportamiento ideal en un suelo tipo conglomerado; en caso de tener un suelo diferente, sería muy riesgoso poder diseñar y construir la calzadura.



Profundidad de la excavación: Se deben tomar precauciones en particular cuando las excavaciones tienen más de 6 a 8 metros de profundidad.

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

Factor económico: Se debe realizar un estudio del costo de construcción de la calzadura, no olvidando de tomar en cuenta el tiempo de ejecución.



Linderos y propiedades vecinas: Se deben tener en cuenta los límites de propiedad para la construcción de la calzadura.

Figura 5.1. – Calzadura dentro del límite de la propiedad y calzadura fuera del límite de la propiedad. Asimismo, se deben conocer los parámetros de diseño propios de la construcción de una calzadura. La Norma Técnica E.050 de Suelos y Cimentaciones proporciona una serie de recomendaciones en el diseño de calzaduras, las cuales, en conjunto con el estudio de suelos, brindan los parámetros de diseño. Algunos alcances de la norma son: 

Acápite 6.5.2.: El ancho de calzaduras debe ser inicialmente igual al ancho del cimiento por calzar e irse incrementando con la profundidad.

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Figura 5.2. – Calzadura en un cimiento corrido. 

Acápite 6.5.4.: En el proyecto de las estructuras de sostenimiento, el contratista de obra debe considerar los siguientes aspectos como mínimo: Los empujes del suelo, las cargas de edificaciones vecinas, la ejecución de accesos para la construcción, la disposición de los apoyos o puntales, etc.

Los parámetros de diseño son los siguientes: 

Magnitud de la sobrecarga.



Peso específico del concreto ciclópeo. (γc)



Peso específico del suelo. (γs)



Ángulo de fricción interna. (θ)



Cohesión. (c)

Se debe tener en cuenta que el diseño de una calzadura es similar al diseño de un muro de contención, ya que se deben tomar en cuenta los factores de seguridad de desplazamiento, volteo y capacidad de carga. Por ello, los parámetros de diseño son procesados en la mecánica de suelos para obtener: 

El empuje de tierra (a través de la teoría de Rankine, en el estado activo y pasivo). 16



Los factores mencionados (factor de seguridad al volteo, factor de seguridad al desplazamiento, factor de seguridad de capacidad de carga).

El proceso de construcción de la calzadura es el siguiente: 

Preparación de la mezcla: El concreto a utilizar debe ser un concreto pobre ciclópeo.



Trazo y replanteo: Señalización de los linderos de la propiedad, así como del perímetro de excavación a realizar.



Preparación del terreno: Nivelación, corte y relleno.



Excavación masiva: La excavación masiva se hace por tramos, a medida que se van terminando los anillos planteados en los planos se va excavando la altura del anillo siguiente.

Figura 5.3. – Excavación masiva para una calzadura. 

Excavación manual: Se continua con la excavación manual de la banqueta y de la calzadura. se tiene que dejar el espacio según la dimensión establecida en los planos, cumpliendo con el ancho, alto y fondo de la calzadura, y excavando alternadamente o en frentes separados.

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Figura 5.4. – Excavación manual de una banqueta y calzadura. 

Encofrado: Se encofran con tablas de madera los espacios excavados para las calzaduras. Para contrarrestar el empuje del concreto se tiene que apuntalar adecuadamente la cara externa del encofrado. Se aplica petróleo como desmoldante.

Figura 5.5. – Encofrado y apuntalado para la calzadura. 

Vaciado de la mezcla: El vaciado se realiza mediante canaletas abastecidas por una mezcladora, por capas de hasta 30 cm., las cuales deben ser vibradas correctamente.



Desencofrado: El desencofrado de puede realizar al día siguiente.

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b) Entibados. Como se mencionó anteriormente, las excavaciones muy profundas (generalmente de profundidad mayor a 6 u 8 metros) generan grandes esfuerzos que son expresados por deformaciones. Para estos casos, se requiere tener un entibamiento y apuntalamiento adecuado, con el fin de reducir un cambio en la presión lateral del material adyacente a la excavación. Sin embargo, este no debe ser el único caso de uso de entibados, ya que las excavaciones poco profundas también podrían requerir de este sistema. Se tienen dos situaciones: 

Excavaciones poco profundas: Si la profundidad de la excavación no es mayor a 4 metros, comúnmente se acostumbra a hincar tablones verticales alrededor del límite de la excavación propuesta, a los que se les denomina forro. El forro se mantiene en su lugar por medio de vigas horizontales llamadas largueros, que a su vez están soportadas generalmente por puntales horizontales.

Figura 5.6. – Apuntalado para excavaciones poco profundas. 19



Excavaciones profundas: Cuando la profundidad de la excavación es mayor a 4 metros, el uso de forros de madera se hace antieconómico y se emplean comúnmente otros métodos para entibar y apuntalar. En uno de los procedimientos, se hincan tablestacas de acero alrededor del límite de la excavación, y a medida que la excavación incrementa, se insertan largueros y puntales.

Figura 5.7. – Apuntalado y entibado para excavaciones profundas. El proceso general de colocación de los entibados se puede resumir de la siguiente manera, como se muestra en la Figura 5.8. 

Después de realizar la excavación, a medida que se coloca el encofrado o las tablas de soporte lateral, se colocan los puntales horizontales que sostendrán el material lateral a la excavación, teniendo en cuenta el tipo de entibado (el cual determina la separación de los puntales y otros factores), hasta llegar al fondo de la excavación.



Los puntales se retiran a medida que se va rellenando la excavación con los elementos requeridos, como el vaciado del concreto o del material de relleno.

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Figura 5.8. – Secuencia general de entibado.

21

IV.

CONCLUSIONES. 

Las calzaduras y entibados son sistemas de gran importancia en la construcción civil. Las calzaduras mantienen la integridad del terreno colindante en la ejecución de una obra, mientras que los entibados hacen posible el trabajo seguro en las excavaciones como zanjas, evitando el deslizamiento del suelo de las paredes.



Las calzaduras y entibados presentan diversas clasificaciones y tipos, los cuales dependen de factores como la carga a soportar, el tipo de suelo, etc.



Las calzaduras y entibados presentan diversas ventajas y desventajas. A pesar de las desventajas, se puede afirmar que ambos sistemas son beneficiosos para la construcción civil, ya que son eficientes sistemas de sostenimiento.



El diseño y construcción de las calzaduras y entibados es un proceso que debe realizarse cuidadosamente, sobre todo en cuanto a las calzaduras, ya que si no están correctamente realizadas, puede ocasionar fallos graves en las estructuras.

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V.

BIBLIOGRAFÍA. ¿A qué llamamos calzadura? (18 de Marzo de 2012). Obtenido de civilgeeks.com: https://civilgeeks.com/2011/12/04/%C2%BFa-que-llamamos-calzadura/ Apaza, K., Ledesma, I., & Torrejón, W. (12 de Abril de 2015). Calzaduras. Obtenido de Prezi: https://prezi.com/lw2fk340fbxv/construccion-de-calzaduras/ Cabellos, G. (2012). Análisis comparativo de la estabilización de taludes mediante el uso de muros anclados y calzaduras en la construcción de edificaciones. Lima: Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP). Chávez, R. (2010). Diseño y construcción de calzaduras. Lima: Universidad Nacional de Ingeniería (UNI). Construcción Segura: Tipos de entibados. (23 de Abril de 2012). Obtenido de ARL Sura:https://www.arlsura.com/images/construccionsegura/files_trabaje_en/escavaci ones/tipos_entibados.pdf NB 688: Reglamento técnicode diseño para el entibado de zanjas. (10 de Setiembre de 2015). Obtenido de SlideShare: https://es.slideshare.net/tomrobertec/normas-deentibado-bueno Parra, E. (2011). Manual para cálculo y procedimiento constructivo de entibados en excavaciones de zanjas de gran profundidad para obras de saneamiento básico. Bucaramanga:

Universidad

Industrial

de

Santander.

Obtenido

de

https://es.scribd.com/document/75076928/MANUAL-PARA-CALCULO-YPROCEDIMIENTO-CONSTRUCTIVO-DE-ENTIBADOS-ENEXCAVACIONES-DE-ZANJAS-DE-GRAN-PROFUNDIDAD-PARA-OBRASDE-SANEAMIENTO-BASICO

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