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• Astrid Katherine Llerena Torreblanca

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MECANICA DE SUELOS APLICADA A CIMENTACIONES

ING. CIVIL

UNSAAC

Muros diafragma Los muros diafragma consisten en muros de hormigón armado, hechos in situ o prefabricados, realizados desde superficie, con un método similar al de pilotes excavados y con el uso de lodo bentonítico o bentonita-cemento. Su utilización está especialmente indicada en zonas de suelos compresibles en los cuales no se pueda realizar depresión de napa mediante bombeo. Su extremo inferior se coloca dentro de la capa de suelo impermeable, si es posible, en una profundidad de aproximadamente 3 metros dentro de él. En caso de no poder llegarse hasta el suelo impermeable puede ser necesaria la ejecución de una capa inferior impermeable con geles inyectados desde superficie, con el objeto de reducir el flujo de agua hacia el interior del recinto comprendido entre ambos muros. La longitud máxima está en el orden de los 18 a 20 metros. En ciertos casos es necesaria la colocación de tensores para el sostenimiento de las paredes de la excavación. También puede recurrirse a puntales provisorios. En los primeros metros se suele colocar un anillo de bentonita-cemento (a modo de antepozo) con el fin de garantizar la estanqueidad en esa zona, para asegurar una mayor altura de la masa de bentonita y aumentar la presión de ésta contra las paredes de la excavación. El lodo bentonítico forma un “cake” (cáscara delgada) que hace las veces de encamisado provisorio. La densidad de la masa del lodo bentonítico debe ser mantenida en un cierto valor, o por encima de él, tal que cumpla con su función de soporte pero, a la vez, no debe crecer por encima de un valor, ya que puede llegar a mezclarse con la masa de hormigón. A su vez, debe mantenerse su pureza con un reciclado mediante bombeo, decantación y filtrado.

Muros diafragma prefabricados Los paneles tienen un ancho de 2 a 3 metros, dependiendo del espesor y de la longitud, de forma que tengan un peso operable por los equipos de transporte y montaje. Cuantos más anchos sean menor será la cantidad de juntas. La junta estanca se soluciona con forma de llave. En esta llave desliza una junta water-stop de forma especial. En ambos encastres (ojo de la llave) la forma es cilíndrica. Este cilindro se rellena a posteriori con mortero o lechada de cemento, de manera que quede acuñado el PVC contra el hormigón. Del lado interior la junta tiene un chanfle para que quede formada una buña, tal que se disimulen las imperfecciones de posicionamiento. Por detrás de la junta de water-stop queda el relleno de bentonita-cemento, que colabora en la impermeabilización. El panel que arrastra la water-stop lleva en su parte inferior un inserto metálico, de igual forma que la junta, sobre el que se ensambla ésta para ser arrastrada hacia abajo. La excavación se hace de un espesor mayor (en unos 10 centímetros) al del muro. Se rellena con lodo bentonítico o con bentonita-cemento, según el caso. El muro va desplazando la masa de bentonita a medida que se desciende.

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Muros colados in situ Comparativamente son de mayor espesor que los prefabricados, por las inexactitudes propias de la construcción in situ. En proporción, un muro prefabricado de 50 cm de espesor es aproximadamente equivalente a un muro hecho in situ de 60 cm de espesor. La construcción in situ permite la realización de paneles de mayor ancho. El hormigonado se hace desde superficie mediante tubos tremie (también llamados tubos contractor), o sea con hormigón sin vibrar. El sostenimiento de las paredes de la excavación se realiza mediante lodo bentonítico

muro pantalla 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. Es un muro de contención que se construye antes de efectuar el vaciado del terreno, y transmite los esfuerzos al terreno. Para obtener más 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 diseno. Estos muros de contención de tan delgado espesor en relación a la profundidad excavada, debido a los empujes de la tierra y los efectos del agua, requieren de otros elementos constructivos que colaboren en la estabilidad de los mismos. Tal es el caso de los anclajes. Dentro del diseno de muros pantalla existen varias alternativas a elegir de acuerdo a las características del terreno y de la edificación a construir.

Proceso constructivo del muro pantalla Para disminuir el riesgo de derrumbe del terreno durante la construcción del muro, los distintos paneles se suelen ejecutar de forma alterna y la forma más continuada posible. Es decir: si el muro pantalla va a constar de 8 paneles, se empezará por el 1º, 3º, 5º y 7º, y se procurará que cuando se esté excavando la 7ª zanja, a la vez se estén colocando la armadura y las juntas en el 5º, se esté hormigonando el 3º, y se haya concluido el primer panel. Una vez concluida la primera tanda se procedería con las restantes, finalizando el muro. Si no se teme riesgo de derrumbe, los paneles suelen realizarse de forma continua y no alterna.

Construcción del murete 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 30 y 50 cm de espesor.

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Las funciones del murete guía son: 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 posiblenivel 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.

Excavación de la zanja por bataches La longitud de los paneles a excavar es, generalmente de entre 3 y 6 m. El orden de ejecución de los paneles depende del sistema de excavación y del tipo de pantalla, ya que pueden ejecutarse por el método primario-secundario (alterno) o continuo. La excavación se puede realizar de tres formas: 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. Trépano: se emplea en terrenos excesivamente duros o en roca, que no pueden ser arrancados por la cuchara bivalva. El trépano es un elemento metálico, generalmente cilíndrico, de entre 2 y 3 m de altura, que pesa entre 5 y 10 t, y que se deja caer desde una altura de 1 a 3 m. Al caer, rompe el terreno del fondo de la zanja, que se extrae con la cuchara bivalva. Tiene como inconveniente que produce vibraciones elevadas. Esto convierte al trépano en un sistema de excavación prácticamente inviable en ciudades. Hidrofresa: es un elemento excavador con ruedas dentadas que giran en sentidos contrarios, arrancando el terreno. La elevada fricción que se produce en las ruedas dentadas, hace necesaria la refrigeración de las mismas, así como de la roca. Para ello se suele emplear como líquido refrigerante lodo bentonítico, que se inyecta mediante un dispositivo de la propia máquina. Los propios lodos se mezclan con los detritus de la excavación, gracias a lo cual se extrean del fondo de la zanja. Dado que los lodos bentoníticos se recirculan para permitir esta extracción, han de ser "reciclados", o limpiados, mediante la eliminación de los restos de terreno extraídos del fondo de la zanja. La hidrofresa, a pesar de ser el mejor sistema —pues apenas produce vibraciones y es el más rápido—, presenta el inconveniente de ser una máquina cara, por lo que suele elevar el coste de la construcción de la pantalla.

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Colocación de la armadura La armadura ha de estar previamente montada. 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 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.

Colocación de las juntas o encofrados laterales Antes de hormigonar, 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 evitar que se produzcan problemas a la hora de excavar los paneles contiguos. De no colocarse, habría irregularidades entre los paneles, que darían lugar a filtraciones que podrían resultar antiestéticas, o incluso peligrosas. Estas juntas pueden ser láminas metálicas o tubos de hormigón prefabricado. En ocasiones se dispone longitudinalmente, y a través de la junta, un elemento de goma de entre 30 y 40 centímetros de anchura. Cuando ha fraguado el hormigón, se retira la junta. Y al ejecutar el nuevo panel, el elemento de goma evita que puedan producirse filtraciones en la unión entre ambos paneles.

Hormigonado Al hormigonar, la zanja está llena de lodo bentonítico. Para evitar que el hormigón se contamine al mezclarse con estos, es necesario iniciar el proceso de hormigonado desde abajo hasta arriba, mediante un tubo. Como la densidad del hormigón es superior a la de los lodos bentoníticos, quedará por debajo del lodo, y éstos se pueden ir extrayendo en superficie. Una vez que concluye el hormigonado, la parte superior del hormigón está contaminada por los lodos. Por lo tanto, habrá que seguir hormigonando hasta que rebose, extrayendo la parte contaminada de hormigón. Construcción de la viga de coronación Una vez realizados todos los paneles se construye la viga de coronación, consistente en una viga de hormigón que une la parte superior de todos los paneles. La viga de coronación tiene dos misiones: Hacer que todos los paneles trabajen conjunta o solidariamente.

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Eliminar definitivamente el hormigón de la parte superior, que pudiera estar contaminado por los lodos bentoníticos.

Excavación del recinto interior Una vez realizadas todas las operaciones previas, puede procederse a la excavación del recinto (generalmente interior) del muro pantalla. Si se ha previsto ejecutar elementos de soporte (anclajes o puntales), se van colocando a medida que se realiza la excavación.

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