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ESCUELA MILITAR DE INGENIERIA Mcal. Antonio José de Sucre

CONSTRUCIONES I

ENTIBADOS

1. DEFINICION Se define como entibado al conjunto de medios mecánicos o físicos utilizados de forma transitoria para impedir que una zanja excavada se desmorone debido al empuje de tierras. Se debe entender que el entibado es una actividad previa y no una finalidad. Sirve para lograr un objetivo de construcción (colector, galería o fundación) por lo cual a la conclusión de la obra es retirada en su totalidad. Consiste en la contención lateral de las paredes del suelo de cárcavas, pozos y zanjas, a través de planchas metálicas o de madera, clavadas perpendicularmente al suelo y trabadas entre si con el uso de puntales y largueros, también metálicos o de madera, esto se debe a la posibilidad de alteración de la estabilidad de estructuras adyacentes en el área de excavación, o con el objetivo de evitar el desmoronamiento de suelos no cohesivos o poco consistentes, por la acción del peso propio del suelo y de las cargas eventuales a lo largo del área en zanjas de mayores profundidades. (Véase figura 1)

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2. TIPOS DE ENTIBADO. -

APUNTALAMIENTO

El suelo lateral será entibado por tablones de madera de 1” * 6” espaciados según el caso, trabados horizontalmente con rollizos o puntales de eucalipto con diámetros entre 4” y 6” o vigas solera de madera de diferentes secciones. -

DISCONTINUO

El suelo lateral será entibado por tablones de madera de 1” * 6”, espaciados 16 cm y trabados horizontalmente por soleras (vigas de madera) en toda su extensión y rollizos de eucalipto con diámetros entre 4” y 6” cada 1.35 m con excepción de la extremidad de los listones donde los puntales estarán a 0.40 m. -

CONTINUO SIMPLE

En este caso la contención del suelo se hará con tablones de 1” * 6”, punteadas unas con otras y trabadas horizontalmente con soleras (vigas de madera) en toda su extensión y rollizos de eucalipto con diámetros de 4” y 6” o vigas de 3” * 6” espaciadas 1.35 m con excepción de las extremidades donde los puntales estarán a 0.40 m. -

CONTINUO ESPECIAL

En este caso el suelo lateral será contenido por tablones de 2” * 6”, de tipo hembra y macho y trabados horizontalmente por vigas de 3” * 6” en toda su extensión y rollizos de eucalipto de 6” de diámetro espaciados 1.35 m con excepción de las extremidades de los listones donde los puntales estarán a 0.40 m. -

METÁLICO-MADERA

En este caso el suelo lateral será contenido por tablones de madera 2” * 6”, contenidos en perfiles metálicos doble “T” de 30 cm (12”) espaciados cada 2.0 m e hincados en el terreno con la penetración indicada en el proyecto y de conformidad con el tipo de terreno y la profundidad de la zanja. Los perfiles serán soportados con perfiles metálicos doble T de 30 cm (12”) espaciados cada 3.0 m. Para las zanjas de profundidad hasta 6.0 m en condiciones normales será utilizado un cuadro de soleras y rollizos. El entibado debe ser proyectado atendiendo las peculiaridades de cada caso. Para evitar sobrecargas en el entibado, el material excavado será depositado a una distancia de la zanja, como mínimo igual a su profundidad. Como referencia, a continuación se describe el entibado recomendable en función del tipo de suelo:

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Cuando el agua se encuentra de manera inesperada, el fondo de la zanja puede estabilizarse temporalmente con grava, roca o escombros. Este tipo de material causará el arqueo entre granos del suelo y evitará su fluidizacion. El flujo del agua no será detenido mediante esta técnica. Si el flujo no es tan grande como para causar fluidizacion, se puede remover permitiéndole correr a lo largo del fondo de la zanja hacia un sumidero, desde el cual es luego bombeado. En la construcción de alcantarillas grandes, se puede colocar un drenaje inferior baldosando de junta abierta en el fondo de la zanja por debajo de la ubicación de la estructura mayor para suministrar un drenaje más completo y un fondo seco de zanja para la construcción. El drenaje se deja en el lugar cuando se termina de construir la alcantarilla, pero se debe desconectar de tal forma que no genere un drenaje permanente del suelo. Baldosa, pieza plana y de escaso grosor con respecto a su tamafio, por lo general de forma cuadrada o rectangular, de borde o biseles, que se aplica como material de revestimiento para suelos. Suelen ser de cemento hidráulico, cerámica, conglomerado de granito y terrazo. En la tabla 3 se describe el entibado recomendable en función del tipo de suelo.

3. MATERIALES Para la mayoría de los casos tenemos la madera (ocho, pino u otro tipo de madera de construcción). En casos de mayor responsabilidad y grandes empujes se combina el uso de perfiles de hierro con madera, o solamente perfiles, y muy eventualmente el concreto armado. -

MADERA

Son piezas de dimensiones conocidas de 1” * 6”; 1” * 8”; 1” * 10”, o en su caso de 2” * 6”; 2” -3-

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* 8”; 2” * 10” y para listones de 2” * 4”; 3” * 4”. Las piezas pueden tener los bordes preparados para ensamble hembra y macho. Se usan también como puntales, rollizos de eucalipto en diámetros mínimos de 4” y 6”. -

ACERO

Son piezas de acero laminado en perfiles tipo I o H o perfiles compuestos de los anteriores, soldados (ejemplo doble TT) o en perfiles de sección especial, lo que se denomino Estaca – Plancha metálica (tablestaca) en este último caso pueden ser de ensamble normalizado. Las dimensiones son suministradas con dimensiones normalizadas, típicas para cada fabricante (Metal flex, Armco, Bethlem Steel, etc.). Los más utilizados son los perfiles T de 6”; 8” y el perfil H de 6” * 6”. Se utilizan también tablestacas de palanca, y tubos huecos en montaje telescópico, que pueden ser trabados por rosca o presión de aceite. -

CONCRETO ARMADO

Se utilizan en piezas prefabricadas de diversas secciones (ejemplo: rectangulares, con ensamble hembra – macho) o piezas fabricadas en sitio. 4. MÉTODO CONSTRUCTIVO El método constructivo para un entibado mucho depende del tipo de suelo en el q se va a trabajar así se tiene los siguientes casos.En el caso de que éste sea algo consistente, bastarán unos tablones adosados a la zanja y unos dales de rollizo para impedir el desprendimiento de tierras. Los codales no entran a presión, sino que ésta se realiza mediante un par de cuñas que se introducen entre la testa del rollizo y la tabla o el tablón de sujeción conforme se dispone en la figura 42. Para terrenos de menos cohesión y, por lo tanto, más propensos al desprendimiento, en las figuras 43, 44, 45 y 46 representamos varios sistemas de acodalamientos, observando la precaución, si ello es posible, de dejar, entre codales, el espacio suficiente para que de una forma más o menos cómoda pueda pasar un obrero con su herramienta.

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A medida que se van rellenando las zanjas, podrá irse quitando la madera en pequeños trechos y mientras el hormigón va fraguando, ya que de otro modo sería muy difícil o costoso recuperar la madera.

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Cuando los terrenos no son consistentes, se realizan los entibados (Fig. 47 y 48) mediante un forro de tablas que cubren totalmente las paredes de la zanja. Esta tabla, que puede ser la denominada ripia, puede ir colocada tanto vertical como horizontalmente. El sistema de acodalamiento de las figuras 47 y 48 se efectúa, en el primer caso (Fig. 47) mediante unos codales sobre una alfarjía o tablón que distribuye la presión uniformemente por todas las tablas; y en el segundo se realiza por tablones que sustituyen a los codales. Las entibaciones de los vaciados difiere de los anteriores en que éstas no pueden realizarse por presión contra los dos paramentos verticales, ya que sólo existe uno, por lo que debían realizarse mediante tornapuntas

La entibación en este caso se realiza (Fig. 49) con un forro de tablas o tablones disponiéndolas vertical u horizontalmente, según se trate de las primeras o de las segundas, unidas por una alfarjía. A cierta distancia se colocan unos tacos de madera -6-

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hincados en el suelo, y entre éstos y las alfarjías se coloca el tornapunta. En la citada Fig. 49 hay dos tornapuntas que son los que en realidad absorben el empuje de las tierras. Esta entibación se desarma a medida que se va construyendo el muro, siendo conveniente dejar algunos huecos en el mismo para mantener algunas tornapuntas, hasta que el mismo tenga la altura y la rigidez necesaria para que su continuación no ofrezca peligro alguno. Seguidamente presentaremos los tipos que para entibación de pozos se utiliza más corrientemente. Para pozos circulares se realiza un forrado de tablas de la pared del pozo mediante tablas verticales y estrechas, las que permiten, más que las anchas, una mejor adaptación a la forma circular; estas tablas se sostienen mediante unos anillos extensibles de hierro (Fig. 50). 5. RECOMENDACIONES Este método de entibación presenta evidentes riesgos porque no es posible sostener eficazmente el terreno con los puntales. Es peligroso e incluso está prohibido en determinadas regiones establecer pendientes más pronunciadas sin la correspondiente entibación o el revestimiento. El terreno natural helado no permite en ningún caso anotar las citadas pendientes. Los factores enunciados más arriba pueden desde luego modificar esos últimos valores disminuyendo la inclinación. Así, esquemáticamente, las excavaciones profundas pueden presentar perfiles transversales, como los mencionados en las figuras 102 a 106. La ejecución del apeo o entibación puede realizarse según las costumbres locales. Sin embargo, ciertos puntos son objeto de una reglamentación establecida por los servicios de seguridad y por las compañías de seguros. Entre tales condiciones merecen citarse: a) La anchura de las excavaciones a entibar debe ser tal que la entibación pueda efectuarse en las condiciones normales. Como mínimo dicha anchura debe ser: _ hasta 1,00 m de profundidad

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0,65 m hasta 1,50 m de profundidad 0,75 m hasta 2,00 m de profundidad 0,80 m hasta 3,00 m de profundidad 0,90 m hasta 4,00 m de profundidad 1,00 m para más de 4,00 m de profundidad b) Es necesario entibar a tiempo, y el material destinado al revestimiento de la excavación debe estar a pie de obra con la suficiente antelación, en buen estado y en cantidad suficiente (Fig. 107).

c) La entibación de las excavaciones debe comprender tablas de 4 a 5 cm de espesor y los codales utilizados debe ser maderos, rollizos y de sección proporcionada a los esfuerzos que han de soportar. El diámetro de dichos rollizos no deben ser inferior a 10 cm para las excavaciones más estrechas de 80 cm. Debe tener, como mínimo, 12 cm para las excavaciones más anchas. Los puntales metálicos y los de madera escuadrada se autorizan siempre que su resistencia sea igual o superior a la de los rollizos. Las tablas

deben

quedar

aseguradas

a

lo

menos

por

3

apoyos,

equidistantes

aproximadamente. d) La distancia libre entre las tablas depende de la naturaleza del terreno. En terreno movedizo y fluyente (como las arenas, por ejemplo), las tablas deben estar a tope sin dejar espacio libre entre ellas. En terreno resistente, es posible, si los reglamentos

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locales lo autorizan, dejar un hueco entre las tablas; el fin perseguido con tal forma de entibación es impedir la puesta en movimiento de grandes masas de materiales. e) La situación y número de los codales depende de la resistencia de las tablas utilizadas y del empuje de las tierras, que debe presumirse el más desfavorable que pueda actuar sobre las paredes de entibación. Este empuje aumenta con la profundidad. f) Los codales deben disponerse perpendicularmente a la superficie de la tablazón. Los montantes de apeo que sostienen las tablas de servicio deben estar sostenidos por grapas o tacos que impidan todo deslizamientos verticales. Además, deben colocarse plintos o rebordes en todos los lados de los tableros de servicio. g) El pie del montón de las tierras o escombros sacados de las excavaciones deben estar, por lo menos, a un metro de distancia de la madera de entibado o de la arista superior del talud. La tablazón de revestimiento debe rebasar el nivel de terrenos en unos 5 a 10 cm a fin de prevenir toda caída de materiales en la excavación (Fig. 108 y 109). h) Toda excavación de más de dos metros de profundidad debe estar provista de escalera para facilitar el acceso de la misma. Esta escalera debe rebasar el nivel del suelo, por lo menos, en 75 cm (Fig. 110). Las entibaciones pueden utilizar tablazones horizontales como travesaños verticales, o tablas verticales con travesaños horizontales. Los croquis que siguen muestran las disposiciones adoptadas comúnmente cuando se ejecuta el revestimiento de las excavaciones. Se hace mención de las cotas y dimensiones para dar una idea de los trabajos corrientes. Para la ejecución de trabajos especiales, son necesarios cálculos estáticos, y la dirección de las operaciones deberá confiarse a especialistas (Ingenieros Civiles).

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Este sistema posee el inconveniente de que, como las tablas tendrán una longitud menor que la profundidad del pozo, el entibado quedará cortado y, por lo tanto, formará dos zonas, existiendo el peligro de que, ala ser independiente una de otra, haya derrumbamientos. Esto puede evitarse no emparejando tablas de igual longitud, sino alternando unas más largas con otras más cortas con el fin de presentar un entibado de superficie descontinúa y que las zonas queden enlazadas entre sí. Las entibaciones de pozos rectangulares son más fáciles de realizar, ya que todo se reduce a un forrado de tablas, que se pueden disponer de manera horizontal o vertical, aconsejándose esta última por el ahorro de tabla que supone el aserrado que sería necesario ejecutar en la primera y un acodalamiento de rollizo que se fija mediante cuñas, tal y como se indica en la Fig. 51, que representan el alzado y la sección.

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6. BIBLIOGRAFIA •

REGLAMENTO TÉCNICO DE DISEÑO PARA EL ENTIBADO DE ZANJAS

•

Reglamento Nacional NB 688

•

MANUAL DE PREVENCION DE ACCIDENTES EN CONSTRUCCION

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ANEXOS ANEXO 1. CALCULO DE EMPUJES EN ENTIBADOS

Para simplificar, al determinar el valor del empuje contra la entibación, admitiremos la hipótesis siguiente:  Terreno horizontal 

Parámetro de entibación vertical



Ángulo de razonamiento nulo entre pared y muro, o sea empuje horizontal.

Determinación de los empujes Según la teoría clásica, el empuje de las tierras pueden ser representado por una carga triangular que actúa sobre la parte superior del parámetro. e = presión unitaria o específica del terreno (en Kg/cm , t/m , etc.) e = h.y.‫ ג‬donde: h = altura considerada en relación con el plano superior. 2

2

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Y = densidad de las tierras. ‫ = ג‬coeficiente de presión activa, o sea:

e = presión en el nivel h1 e = presión en el nivel h2 1

2

e = presión en el nivel h E = empuje general contra la pared, que actúa sobre el centro de gravedad de la superficie ‫ג‬

que representa a ese empuje .

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EMPUJE DE LAS TIERRAS CONTRA LAS PAREDES DE LA ENTIBACIÓN

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CARGAS SOPORTADAS POR LOS TABLEROS DE ENTIBACIÓN Cargas unitarias en t/m soportadas por una entibación de 1 m de altura; en 2

función de la longitud y del espesor de la tablazón que forma horizontalmente la pared. Se ha admitido que la anchura de los travesaños de apoyo es de 20 cm.

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Carga que pueden admitir los codales o rollizos que sostienen los travesaños de una entibación de tablas horizontales. Los codales metálicos regulables pueden facilitar en cierta medida el apeo de las excavaciones. Conviene asegurarse de la equivalencia de carga con los rollizos. Por otra parte, el recubrimiento de la barra y el tubo debe ser suficiente (como máximo el triple del diámetro de la barra) para evitar el pandeo cuando el alargamiento es máximo.

Vista en alzado de los travesaños Entibación con tablas horizontales. Según la longitud de los travesaños debe preverse y distribuirse el número y la posición de los codales; véase los croquis adjuntos. La sección de los travesaños en las entibaciones corrientes es de 4 x 20, 5 x 25, 6 x 30; los rollizos de 14 de ø o de 16 de ø. En las excavaciones profundas, los travesaños pueden estar constituidos por cables o piezas de mayor sección. Si se respectan las proporciones dadas para la puesta en obra de los codales, con secciones corrientes es raro que puedan sobrevenir roturas.

Puntal metálico

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Apoyo de los codales Debe hacerse de manera que ofrezca el máximo de resistencia y se evite el deterioro de las piezas de madera.

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ANEXO 2. TABLA ENTIBADO DE ZANJAS – REQUERIMIENTOS MINIMOS SUGERIDOS (MANUAL DE PREVENCION DE ACCIDENTES EN CONSTRUCCION) I. Zanjas de 1,22 a 3 m. (4 a 10 pies) de profundidad y de no más de 1,10 m. (42 pug.) de ancho. 1. En terreno duro y sólido donde no existan ni haya existido excavaciones paralelas a la distancia de 3 m. (10 pies) Verticales: Vigas de 2 por 6 pulgadas con una separación de 1,82 m. (6 pies) de centro a centro. Largueros: Ninguno Riostras Transversales: Dos vigas de 2 por 6 pulg. Para profundidades que no excedan de 2,13 m. (7 pies). Tres vigas de 2 por 6 pulg. Para profundidades de 2,13 a 3 m.(7 a 10 pies) 2. En terreno duro y sólido donde hayan existido excavaciones previas a una distancia de 3 m. (10 pies) Verticales: Vigas de 2 por 6 pulg. Con una separación de 1,22 m. (4 pies) de centro a centro Largueros: Ninguno Riostras Transversales: Dos vigas de 2 por 6 pulg. Para profundidades que no excedan de 2,13 m. (7 pies). Tres vigas de 2 por 6 pulg. Para profundidades de 2,13 a 3 m. (7 a 10 pies). (En lugar de usar riostras transversales para cada vertical, se pueden colocar largueros de 3 por 6 pulg. Con riostras transversales resistentes espaciadas horizontalmente de modo que den una protección equivalente. En ningún caso deberán tener más de 1,82 m. (6 pies) de distancia de centro a centro y los largueros deben estar debidamente sostenidos). 3. En terreno duro y sólido donde hayan existido excavaciones a una distancia de 1,52 m. (5 pies) Verticales: Vigas de 2 por 6 pulg., con una separación de 0,91 m. (3 pies) de centro a centro Largueros: Ninguno Riostras Transversales: Dos vigas de 2 por 6 pulg. Para profundidades que no excedan a 2,13 m (7 pies) Tres vigas de 2 por 6 pulg. Para profundidades de 2,13 a 3 m. (7 a 10 pies). 4. En terreno que se agriete fácilmente, prescindiendo de las excavaciones previas. Verticales: Vigas de 2 por 6 pulg., con una separación de 0,91 m. (3 pies) de centro a centro. Largueros: 2 vigas de 2 por 6 pulg. Para profundidades que no excedan los 2,13 m. (7 pies). 3 vigas de 2 por 6 pulg. Para profundidades de 2,13 a 3 m. (7 a 10 pies) Riostras Transversales: Dos vigas de 2 por 6 pulg. Para profundidades que no excedan de 2,13 m. (7 pies) Tres vigas de 2 por 6 pulg. Para profundidades de 2,13 a 3 m. (7 a 10 pies) (Las riostras transversales deben tener una separación de no más de 1,82 m. (6 pies) de centro a centro. 5. En terrenos pedregosos, de relleno, arena o en terreno muy húmedo, sin considerar previas excavaciones. Verticales: Ademe tupido (Entablado ajustado) de 2 pulgadas. Codales: Dos vigas de 4 por 6 pulg. Para profundidades que no excedan los 2,13 m (7 - 18 -

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pies) 53 Tres vigas de 4 por 6 pulgadas para profundidades de 2,13 a 3 m. (7 a 10 pies) Riostras Transversales: Vigas espaciadas horizontalmente de 4 por 6 pulg. A no más de 1,82 m. (6 pies) de centro a centro. (En lugar de usar riostras transversales para cada vertical, se puede colocar largueros de 3 por 6 pulg, con riostras transversales resistentes espaciadas horizontalmente de modo que den una protección equivalente. En ningún caso deberán tener más de 1,82 m. (6 pies) de distancia de centro a centro y los largueros deben estar debidamente sostenidos). II. Zanjas de 3 a 4,57 m. (10 a 15 pies) de profundidad y de no más de 1,10 m. (42 pulg.) de ancho. 1. En terreno sólido y duro donde no existan o hayan existido excavaciones a una distancia de 4,57 m. (15 pies) Verticales: Vigas de 4 por 6 pulg. para profundidades que no excedan los 3,96 m. (13 pies) Largueros: Ninguno Riostras Transversales: Tres vigas de 2 por 6 pulg. para profundidades que no excedan los 3,96 m. (13 pies) Cuatro vigas de 2 por 6 pulg. para profundidades que no excedan de 3,96 a 4,57 m. (13 a 15 pies) (En lugar de usar riostras transversales para cada vertical, se pueden colocar codales de 3 por 6 pulg. como específica previamente la tabla) 2. En terreno duro y sólido donde han existido excavaciones previas a una distancia de 3 a 4,57 m (10 a 15 pies) Verticales: Vigas de 2 por 6 pulg., con una separación de 0,90 m. de centro a centro Largueros: Ninguno Riostras Transversales: Tres vigas de 2 por 6 pulg. para profundidades que no excedan los 3,96 m. (13 pies) Cuatro vigas de 2 por 6 pulg. para profundidades que no excedan de 3,96 a 4,57 m. (13 a 15 pies) 3. En terreno duro y sólido, donde hayan existido excavaciones previas a una distancia de 3 m. (10 pies) Verticales: Vigas de 2 por 6 pulg. con un separación de 0,60 m. (2 pies) de centro a centro. Largueros . Ninguno Riostra Transversales: Tres vigas de 2 por 6 pulg. para profundidades que no excedan los 3,96 m. (13 pies). Cuatro vigas de 2 por 6 pulg. para profundidades que no excedan de 3,65 a 4,57 m. (12 a 15 pies) (En lugar de usar riostras transversales para cada vertical, se puede colocar codales de 3 por 6 pulg. como específica previamente la tabla). 4. En terreno que se agrieta fácilmente sin tomar en cuenta excavaciones previas. Verticales: Vigas de 2 por 6 pulg., con un separación de 0,60 m. (2 pies) Largueros: Vigas de 2 por 6 pulg. – tres espaciadas en la altura de la zanja. Riostras Transversales: Tres vigas de 2 por 6 pulg. para profundidades que no excedan los 3,96 m. (13 pies) Cuatro vigas de 2 por 6 pulg. para profundidades que no excedan de 3,65 a 4,57 m. (12 a 15 pies) (Las riostras transversales deben tener una separación de no más de 1,82 m. (6 pies) de centro a centro). 5. En terreno pedregosos, de relleno, arena, o en terreno muy húmedo, sin considerar previas excavaciones. Verticales: Ademe tupido (Entablado ajustado) de 2 por 6 pulg. Largueros: Tres vigas de 4 por 6 pulg. para profundidades que no excedan los 3,96 m. (13 pies) Cuatro vigas de 4 por 6 pulg. para profundidades de 3,96 a 4,57 m. (13 a 15 pies). Riostras Transversales: Vigas espaciadas horizontalmente de 4 por 6 pulg. a no más de 1,82 m. (6 pies) de centro a centro.

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III. Zanjas de más de 4,57 m. (15 pies) de profundidad y a menos de 1,10 m. (42 pulg.) de ancho. 1. En terreno de cualquier clase, sin tomar en cuenta excavaciones previas. Verticales: Ademe tupido (Entablado ajustado) de 2 pulg. Largueros: Vigas de 4 por 12 pulg. con una separación de 1,22 m. (4 pies) de centro a centro. Riostras Transversales: (En lugar de usar riostras transversales para Largueros: Vigas de 6 por 8 pulg. con una separación de 1,22 m. (4 pies) de centro a centro. Riostras Transversales: Vigas de 6 por 8 pulg. espaciadas horizontalmente a 1,82 m. (6 pies) de centro a centro. VII. Zanjas con Presión Hidrostática 1. No más de 2,43 m. (8 pies) de profundidad, sin tener en cuenta excavaciones previas. Verticales: Estacado machihembrado ajustado de 2 por 6 pulg. Largueros: Vigas de 6 por 8 pulg. con una separación de 1,22 m. (4 pies de centro a centro. Riostras Transversales: Vigas de 6 por 8 pulg. espaciadas horizontalmente de 1,82 m. (6 pies) de centro a centro. 2. Más de 2,43 m. (8 pies) de profundidad, sin tomar en cuenta excavaciones previas. Verticales: Estacado machihembrado ajustado de 3 por 6 pulg. Largueros: Vigas de 8 por 10 pulg. con una separación de 1,22 m. (4 pies) de centro a centro. Riostras Transversales: Vigas de 6 por 8 pulg. o de 6 por 10 pulg. Espaciadas horizontalmente a 1,82 m. (6 pies) de centro a centro.

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