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I.

ORIGEN DEL MURO PANTALLA. Las pantallas de hormigón armado, conocidas también como el “Método Milán” o sistema “Cut and Cover” corresponden a una técnica moderna de construcción cuyo origen se remonta en los años 50 en Italia (Gonzales, 2001). Las primeras estructuras de contención flexibles fueron los tablestacados de madera, seguidas de las tablestacas de hormigón armado, que presentaban mayores ventajas que la madera al poder construir elementos prefabricados, y luego las siguieron las tablestacas de acero o metal con la ventaja en cuanto al bajo peso que poseen, mayor resistencia a la flexión y mayor velocidad de colocación entre otras. Posteriormente, surgieron las primeras pantallas de pilotes secantes o tangentes (1934), y en Italia, entre los años 50 y 53, los ingenieros italianos Veder y Marconi descubrieron un nuevo procedimiento que dio origen a las pantallas de hormigón armado. Esta idea surgió debido a la necesidad de aprovechar los espacios urbanos por los problemas que plantean las excavaciones profundas cercanas a edificios y por construcciones donde el nivel freático se encuentra muy cerca de la superficie (Sanhueza y Oteo, 2007). El empleo de bentonita como estabilizador de pozos de agua y petróleos se remonta a 1910, pero fue hasta 1938 cuando el ingeniero Carlo Veder considero usar la bentonita para estabilizar zanjas excavadas en el suelo. Posteriormente la técnica adoptada por Veder y Marconi, muros pantalla con empleo de bentonita, floreció para la construcción del Metro en ciudades italianas e inmediatamente fue adoptada en otros países europeos, que por esos años tenían intensivos programas de reconstrucción tanto por los daños producidos por la 2a guerra mundial como por la modernización de sus ciudades. Sin duda en la cuidad de París la competencia entre dos empresas geotécnicoconstructora Soletanche y Bachy impulso el desarrollo tecnológico actual de ese procedimiento de construcción (Santoyo y Segovia, 2002).

II.

DEFINICIÓN Se define como muros pantalla o pantallas continuas de hormigón armado a los muros construidos mediante la excavacion en el suelo de zanjas profundas en las que primero se introduce la armadura del muro y posteriormente el hormigón, para constituir una estructura geométricamente continua, empleando lodos bentoniticos como protección de la excavacion para evitar el desprendimiento de las paredes de la misma en caso que sea necesario (AETESS, 2006). Un muro pantalla también es una estructura de fundación profunda que tiene como principal objetivo contener los empujes horizontales del terreno en las inmediaciones de una excavacion vertical, como también cumplen por si solas las funciones de estanqueidad, resistencia y protección. La estanqueidad impide el paso del agua, la resistencia soporta los empujes de suelo, de edificaciones circundantes y la protección de las excavaciones que se destina. Sin embargo algunas pantallas, utilizadas en los sótanos para el estacionamiento de vehículos, quedan con frecuencia sin acabados o en el mejor de los casos con una mezcla de cemento y arena desfavoreciendo la impermeabilidad de estas estructuras (Puller, 1994). Aunque al principio la función de los muros pantalla

era solamente contener el empuje de suelo e impermeabilizar una excavacion, también sirven para recibir las cargas verticales que les pueden transmitir otros elementos estructurales, es decir, sirven como parte de la construcción definitiva y constituyen una solución eficaz para limitar los movimientos del terreno y así reducir al mínimo los daños que se pueden presentar en construcciones que están próximas a la excavación. Estas estructuras trabajan fundamentalmente a flexión y resisten los empujes del suelo, deformándose controladamente. Su estabilidad viene dada, principalmente, por la profundidad de empotramiento en el terreno que se encuentra bajo el fondo de la excavación. Sin embargo, en algunas circunstancias puede ser necesario el empleo de elementos de apoyo para garantizar la estabilidad, o bien, para reducir los movimientos horizontales y/o verticales del terreno del trasdós, tales como: anclajes, puntales y losas, entre otros. Las pantallas de hormigón armado tienen diferentes clasificaciones de acuerdo a la envergadura del proyecto y a la calidad de suelo, estas puede ser pantallas apoyadas o ancladas y pantallas sin apoyo, en las primeras la estabilidad se debe principalmente a una o varias líneas de anclaje que permiten limitar las deformaciones de la pantalla, alcanzando grandes alturas de excavación y con la ventaja de poder reducir el empotramiento de la pantalla. Mientras que las pantallas sin apoyo es importante la flexibilidad que puede tener la pantalla y la profundidad de empotramiento para la determinación del empuje pasivo. En la figura 2 se ilustran estos 2 tipos de muros pantallas, siendo más relevante para esta memoria las pantallas apoyadas.

III.

PROCESO CONSTRUCTIVO La construcción de una estructura de muro pantalla generalmente se realiza en etapas por paneles verticales. Durante la excavacion se emplea bentonita, que permite la estabilidad de las paredes de la excavacion. Las etapas constructivas más relevantes se muestran en la figura:

Los muros guía (muretes guía en la figura 3) cumplen la función de garantizar la correcta alineación de la pantalla hormigonada, es decir, controla la operación de excavación obligando a que la almeja u otra máquina entre en la posición correcta y así servirle de guía (Santoyo y Segovia, 2006). La otra función es estabilizar la pared de la parte superior de la zanja debido a que en esta zona también se generan empujes de suelo importantes. La figura 4 muestra la construcción de los muros guía, para una obra realizada en la Ciudad de Concepción.

III.1. Máquinas para la excavación de la zanja. Para llevar a cabo la excavación de la zanja se emplean maquinarias especiales en función de las características que posee el terreno. Bivalvas especiales, también conocidas como cucharas o almejas se utilizan para excavar las zanjas verticales conocidas como paneles. Estas cucharas bivalvas pueden estar montadas en un Kelly que guía a la almeja y facilita la penetración en suelo, también las cucharas pueden ser montadas sobre cables con mecanismos hidráulicos. Estas cucharas poseen orificios para poder permitir que el lodo de perforación escurra dentro de la zanja y así no perder mucho lodo en la maniobra de excavado.

Existen maquinas con Kelly entero, Kelly telescópico y Kelly corto. Las primeras tienen una mayor precisión de operación, aunque son las más lentas de las excavadoras de zanjas. Los fabricantes de estos equipos suelen ofrecerlas como una maquina integral o bien construyen el Kelly independiente para ser instalado en cualquier grúa. A diferencia de las primeras los fabricantes de las maquinas con Kelly telescópico suelen proporcionar solo el sistema de almeja hidráulica integrada con Kelly telescópico para ser instalada en una grúa con peso acorde. Las maquinas con Kelly corto son ahora las más eficientes, ya que el Kelly corto permite alinear la almeja al inicio de su caída, para penetrar en la zanja con precisión y después operar con mayor velocidad gracias al cable, tanto en el descenso como en el ascenso. El Kelly corto es casi siempre giratorio, lo cual facilita la instalación de la maquina, que puede estar en cualquier ángulo con respecto a la zanja, en cambio en las de Kelly largo o telescópico tiene que estar en posición ortogonal a la zanja (Santoyo y Segovia, 2006). Otra máquina utilizada para la construcción de pantallas es la Hidrofresa, la cual es empleada cuando

aparecen estratos duros de suelo. Este sistema de excavacion consiste en reducir constantemente el tamaño del material y mezclarlo con la suspensión estabilizadora de bentonita. Posteriormente, la mezcla es bombeada por medio de un sistema de tuberías hacia el desarenado para ser reutilizada en otra zanja. Esta máquina trabaja con un sistema de perforación inversa, todas sus partes están montadas en una estructura de forma de armadura en cuya parte inferior están los cuatro grandes discos verticales de corte montados en dos ejes horizontales paralelos; los discos de un lado giran en sentido directo y los otros dos en sentido inverso, en la figura 6 se muestra una hidrofresa.

IV.

APLICACIONES Y VENTAJAS DEL MURO PANTALLA. La técnica de muro pantalla puede ser utilizado en cualquier excavacion, pero son usados generalmente en los siguientes escenarios (Richards, 2005): · En áreas con una gran infraestructura urbana e histórica, donde no se puede permitir ningún tipo de daño a estas estructuras aledañas a la excavación. · Donde se requiere un sistema de contención de suelo muy rígido. · Donde el ruido y las vibraciones deben limitarse. · Donde la geología y las napas subterráneas impiden el uso de los sistemas convencionales de retención de suelo. · Donde no se practica el agotamiento de la napa freática. Los muros pantalla suelen ser más atractivos en suelos granulares con un nivel freático alto, especialmente cuando un estrato de baja permeabilidad subyace en los suelos

granulares. Los muros pantalla suelen terminar en estratos de baja permeabilidad, ya que de esta manera se reduce la filtración de las aguas subterráneas que entra a la excavación por debajo del muro. Los muros pantalla son una solución para las estructuras que requieren sótanos profundos, especialmente cuando la napa freática está presente. Los muros pantallas ofrecen las siguientes ventajas para la construcción urbana: · Punto de corte temporal y permanente de las aguas subterráneas. · Proporciona rigidez estructural que reduce los movimientos de suelo y reduce los asentamientos adyacentes durante la excavación. · Se adapta fácilmente tanto a los anclajes como a sistemas internos de arriostramiento estructural. · La construcción es expedita, debido a que solo es necesario construir las columnas interiores y las losas. · Facilita la excavación por debajo del nivel freático mientras se deprime la napa. · Provee de manera equitativa paredes herméticas o impermeables. · Se adapta a las conexiones de la estructura. · Puede alcanzar grandes profundidades, prácticamente a través de todos los tipos de suelo con un gran control sobre la geometría y la continuidad.