OBRAS URBANASPLANTEO DEL PROBLEMA

(A)

ESTRATEGIAS POSIBLES

EDIFICACION EN EL MEDIO URBANO

2

La edificación en zona urbana plantea frecuentemente problemas especiales debido a la proximidad de otras

estructuras. La repercusión o los efectos que en los vecinos puedan tener los trabajos de la nueva obra,

tanto en la estabilidad como en los asientos adquieren una importancia fundamental

Las acciones que emprendemos sobre el terreno, como las operaciones de construcción, provocarán

inevitablemente movimientos en el terreno, que han de ser compatibles con las características de las estructuras

cercanas

Se deben fijar criterios relativos a la afectación de las propiedades y construcciones vecinas determinando de que forma es mejor y mas seguro llevar a cabo la construcción.

Lo importante es reconocer los problemas potenciales y definir los criterios del comportamiento aceptable compatible con el

entorno.No es un trabajo individual sino que es necesario diseñar los

pasos a seguir ateniendo a las características del terreno, con la consulta de calculistas, geólogos e incluso con el contratista principal del cual se aprovecha su experiencia en situaciones

similares.Se debe conocer y forma parte del problema los tipos de

cimentación profundidad etc de los edificios vecinos

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Algunas condiciones y restricciones a ser consideradas en toda intervención con respecto al suelo

Características del proyecto

Topografía del terreno

Estructuras contiguas

Restricciones de espacio

Tamaño y profundidad de la excavación

Tipo de suelo

Equipo y maquinaria disponible o en condiciones de ser usadas

Presencia de aguas subterráneas

Seguridad en las excavaciones4

Cáusa de los daños mas comunes en edificios vecinos

Descalce de cimentaciones superficiales

Movimientos del terreno consecuencias de la excavación del terreno

Reduccion de la capacidad portante del terreno por elevación de la napa freática

Incremento de los asentamientos por rebajamiento del nivel freático

Erosión por arrastre de finos

Transmisión de cargas a suelos muy profundos

Asiento del nuevo edificio que puede arrastrar al edificio existente

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Las consecuencias legales

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Los posibles daños en las edificaciones próximas, nos lleva a plantear la necesidad de que la normativa contemplara el problema en forma mas general, obligando a que los proyectos de fundación tuviera en cuenta la influencia de obras futuras; y no caer en el simplismo de que toda la responsabilidad es del que construye.El Código del Ayuntamiento de Nueva York fija el siguiente criterio: “Si la nueva excavación es de menos de tres metros, los propietarios de las casas adyacentes son responsables de los daños que puedan provocarse en sus edificios. Si la excavación es superior a tres metros, toda la responsabilidad de los daños recae sobre la nueva obra”Si bién peca de excesiva simplificación , muestra la necesidad de legislar sobre este punto teniendo en cuenta los derechos de las partes involucradas

Excavaciones en el medio urbano

Provoca alteraciónes de tensiónes en el suelo y esta alteración del equilibrio conduce a deformaciones del terreno

contiguo, lo cual trae consigo el peligro de que las edificaciones vecinas resulten afectadas por la deformación del terreno o por el colapso del mismo

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…….La estrategia a utilizar dependerá del suelo

que encontremos

EXCAVACIÓN A CIELO ABIERTO

8

Hu

nd

imie

nto

Combadura

0,4 ≈ 0,7 h

h

El retiro de pesos sustanciales de tierra modifica las tensiones existentes en el

espacio circundante.

La superficie del suelo en los alrededores de la excavación sufre un asiento vertical, incluso en los casos en que los movimientos horizontales hacia el interior son disminuidos por la presencia

de un muro o pared de sostenimiento.

El asentamiento

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El asentamiento tiene importancia por tres razones: aspecto, condiciones de servicio y daños a la estructura. Los tipos de asentamiento son:

Asentamiento uniforme

Asentamiento no-uniforme

Asentamiento diferente que sufre giro

Cimientacion rígidaCimientacion flexible

Smax

Smin

Existen asentamientos máximos y asentamientos diferenciales. El asentamiento diferencial se caracteriza por la distorsión angular

El asentamiento diferencial entre dos puntos dividido por la distancia entre ellos, se usa habitualmente como un índice de daño potencial, al establecer los movimientos permisibles de los edificios

Definimos como distorsión angular al cociente entre el asentamiento diferencial entre dos columnas vecinas y la distancia entre ejes.

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Consecuencias del asentamiento diferencial

Asientos admisibles: Los asientos admisibles son los asientos ( totales y diferenciales ) máximos que tolera la estructura, incluyendo entrepisos y tabiques, sin que se produzcan daños, como fisuras, descensos o giros que inutilicen la obra.

Distorsiones angulares límites. Gráficos de Bjerrum (1963) basado en datos presentados

por Skempton y Mac Donald (1956)

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Código Técnico – EspañaLey 38/1999, Ordenación de la Edificación

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Valores límite basados en la distorsión angular

Tipo de estructura Límite

Estructuras isostáticas y muros de contención 1/300

Estructuras reticuladas con tabiquería de separación 1/500

Estructuras de paneles prefabricados 1/700

Muros de carga sin armar con flexión cóncava hacia arriba 1/1000

Muros de carga sin armar con flexión cóncava hacia abajo 1/2000

Valores límites basados en la distorsión horizontal

Tipo de estructura Límite

Muros de carga 1/2000

Para evitar los asientos diferenciales debe procurarse que la tensión del terreno bajo las diferentes cimentaciones sea la misma. No obstante, como el terreno no es homogéneo ni las dimensiones de las cimentaciones son constantes, siempre se producirán inevitablemente asientos diferenciales.Los asientos diferenciales son función de los asientos totales. Los asientos diferenciales oscilan entre los 2/3 y 3/4 del asiento máximo total.

Los asentamientos diferenciales Las estructuras muy flexibles, se acomodan al suelo

Las estructuras muy rígidas se mueven como cuerpo rígido (traslación y rotación)

Las estructuras intermedias en general sufren deformaciones ( estructuras hiperestáticas) y se producen esfuerzos que pueden ser muy importantes

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Los asentamientos pueden producir:

1 Descenso uniforme

2 Rotación rígida

3 Flexión

4 Corte

5 Torsión

Verificación de la distorsión angular

14

15

Descenso uniforme Rotación rígida Flexión Torsión y corte

L

El asentamiento diferencial puede estimarse como ¾ del asentamiento máximo calculado

Las consecuencias de los asentamientos diferenciales

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LAS EXCAVACIONES EN EL MEDIO URBANOEL SUELO

ESTRATEGIAS POSIBLES

Algunas definiciones previas

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ExcavaciónLa excavación es el movimiento de tierras realizado a cielo abierto y por medios manuales, utilizando pico y palas, o en forma mecánica con excavadoras, y cuyo objeto consiste en alcanzar el plano de arranque de la edificación, es decir las cimentaciones.

La excavación puede ser:

DesmonteEl desmonte es el movimiento de todas las tierras que se encuentran por encima de la rasante del plano de arranque de la edificación.

VaciadoEl vaciado se realiza cuando el plano de arranque de la edificación se encuentra por debajo del terreno.

TerraplenadoEl terraplenado se realiza cuando el terreno se encuentra por debajo del plano de arranque del edificio y es necesario llevarlo al mismo nivel.

Que es el suelo?

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Minerales varios

Min

era

les

vari

os

Min

era

les

vari

os

Sistema complejo formado por tres elementos•Aire•Agua•Minerales

GRANULARES COHESIVOS

20

Fracción gruesa

Fracción fina

FRACCIÓN MAYOR A 0.075mm (TAMIZ #200) Análisis por vía seca - tamizado

FRACCIÓN MENOR A 0.075mm (TAMIZ #200) Análisis por vía humeda -hidrométro

Clasificación de los suelos por la proporción en la que se encuentran distribuidasSegún el tamaño pueden clasificarse en 3 grupos básicosARENAS, LIMO, ARCILLA

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Aspectos estructurales del suelo

Entre los factores que afectan la Estabilidad Estructural de los suelos

tenemos en primer lugar la Distribución de Partículas por Tamaño, que es

una de las características mas importantes por cuanto afecta innumerables

propiedades de los suelos, entre ellas: la superficie específica, la

consistencia, la estructura, la porosidad, la velocidad de infiltración, la

conductividad hidráulica, etc.

La distribución de partículas por tamaño, se refiere a las proporciones

relativas de arenas, limos y arcillas y, también, a las partículas o fragmentos

superiores a 2 mm, hasta llegar a los tamaños de gravillas y gravas o

fragmentos de mayor tamaño.

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LA ESTRUCTURA DEL SUELO

La distribución de Partículas por Tamaño afecta la estabilidad estructural notablemente, por cuanto condiciona la tendencia de las partículas a unirse entre si. Para que las partículas de un suelo puedan unirse , se requiere un cierto porcentaje

de partículas finas, muy finas y de tamaño arcilla. Los suelos excesivamente arenosos, y cuando su fracción arena es muy gruesa, > de 2 mm, poseen muy poca

"agregabilidad". Por el contrario, cuando los suelos poseen un alto contenido de arcilla, su agregabilidad es alta. No quiere decir esto que tengan estabilidad

estructural ya que dichos agregados podrían desbaratarse relativamente fácil en el agua. Cuando el suelo no tiene "agregabilidad", es difícil lograr su estabilidad

estructural, como es el caso con suelos formados por arenas gruesas.

La estructura del suelo depende de:•Tamaño de los granos del suelo•Forma de los granos del suelo•Distribución de los granos del suelo•Composición mineralógica

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Suelos cohesivos Suelos no cohesivos

SUELOS COHESIVOS. Partículas muy pequeñas, predominan los

efectos electroquímicos superficiales. Las partículas tienden a juntarse

(interacción agua-partícula). Suelos plásticos

SUELOS NO COHESIVOS: Las partículas del suelo no tienden a juntarse ni a

adherirse, sus partículas son relativamente grandes, también se los

conoce como suelos granulares o friccionantes (gravas, arenas)

SUELOS ORGÁNICOS: Suelos esponjosos, con grumos, comprensibles. No pueden soportar estructuras de ingeniería

CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS SEGÚN LOS FACTORES QUE DETERMINAN SU COMPORTAMIENTO

Suelos estructuralmente estables

Su comportamiento depende solo de las propiedades intrínsecos y de factores mecánicos

Suelos estructuralmenteinestables

Su comportamiento no sólo están en relación a las solicitaciones mecánicas, sino que están afectados por factores externos, químicos, ambientales etc.

LOS BORDES

SUBMURACIÓN

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Submuración son todos los trabajos de mampostería o estructuras que

se realizan bajo la cota del terreno.

Submuración

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Trabajos sobre los basamentos vecinos.

Existen casos de debilitamiento de las estructuras al realizar trabajos sobre los basamentos vecinos, por ejemplo en el caso de medianeras . Antes de realizar trabajos sobre la porción de base que invade el terreno se debe realizar con anterioridad el recalce de la estructura, en base a cálculos que tengan en cuenta el reemplazo correcto de la base a retirar o cortar.

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1 4 2 5 3 6 1

SECUENCIA DE EXCAVACIÓN Y RECALCE

Recalce: reparación que se hace en los cimientos de un edificio ya construido

Proporciona un nuevo apoyo, transitorio o permanente para las cargas verticales de una estructura. Pueden ser también necesarios para fuerzas horizontales. Son trabajos necesarios para evitar el asentamiento o eventualmente el colapso de las estructuras vecinas.

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Los recalces

Preventivos: protege a la estructura existente de los daños que puedan causar a las estructuras adyacentes o de las modificaciones efectuadas en el propio edificio

Correctivos: se utiliza para detener el asentamiento progresivo de un edificio o de columnas que provoquen un asentamiento diferencial en el interior de un edificio. De esta manera se gana tiempo para determinar la causa del asentamiento.

29

30

INTERVENCIONES

1º - PREVENTIVOSDescargar la parte de la estructura que afecta a la cimentación

2º - CORRECTIVOS

Refuerzo

El área de apoyo es suficiente pero la cimentación es insuficiente•Mediante inyecciones•Mediante agregado de acero

Ampliación

La cimentación es la adecuada, le falta superficie de apoyo•Ampliación lateral de la cimentación•Ampliación por debajo de la cimentación

Sustitución

Excesivo deterioro•Sustitución de zapatas corridas•Sustitución de zapatas aisladas•Sustitución mediante puenteado

LOS RECALCES

Recalces preventivos- Apuntalamiento

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Los apuntalamientos tienen por objeto asegurar la estabilidad de un elemento que haya sufrido daños que lo hagan inestable o

cuando se van a ejecutar trabajos que pueden directa o indirectamente, afectar la estabilidad, integridad y acabados.

RECALCES

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Superficiales consisten en la transferencia de cargas a elementos de

cimentación de mayor superficie que los cimientos originales o apoyados en niveles inferiores; pero sin llegar a profundidades considerables.

•Aumentar las dimensiones del cimiento•Aumentar la profundidad de su plano de apoyo para transmitir las cargas a un estrato mas resistente•Mejorar la capacidad portante del suelo

Profundos•Pilotes•Pozos profundos•Micropilotes

El recalce consiste en llevar el plano de fundación de un cimiento a un nivel inferior. El trabajo supone en general, en excavar por debajo del cimiento.Presupone etapas:

•Apeo del edificio existente•Descalce ( excavación hasta el nivel deseado)•Ejecución del nuevo cimiento•Retiro de las obras provisorias

Tipos de apuntalamientos, descarga la parte de la estructura afectada

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Viga aguja

Recalces profundos

34

Recalces superficiales

35

Sistemas de inyección mejora del terreno por la modificación de sus parámetros geotécnicos mediante la

introducción de un fluido.

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Jet - grouting Desagregación del suelo o de rocas pocas compactas, sustituyendolo por cemento con chorros de lechada de cemento ( Grout) a través de cañerías a velocidades muy altas

otros Inyecciones con lechadas de cemento, morteros o productos químicos especiales

1. Inyecciones de impregnación2. Inyecciones de compactación3. Relleno de huecos de gran

dimensión

Detalle de recalces

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Encofrado de la totalidad del recalce y hormigonado hasta el contacto. No es la forma mas conveniente si no se puede comprobar el llenado correcto y contínuo del hormigón. Es muy dificil resolver las uniones

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LAS VARIABLES DEL LUGAR

Las condicionantes del sitio

39

36m 24

m

N

CALLE

CA

LL

E

Tráfico urbano

Tráf

ico

urb

ano

Edificio existente

Ed

ific

io e

xis

ten

teEl terreno a intervenir

Cuenca del río Suquía

40

Ubicación de la obra

Pendientes naturales

1890

41

Ubicación de la obra

Cauce del río

42

Afectada por las variaciones mas recientes del cauce del Rio Suquía. Hay tres estratos principales que en orden de aparición son:CAPA ALUVIONAL SUPERIOR

Compuesta por limos, limos-arcillosos y limo arenoso estratificadoDe mediana a baja capacidad portanteDe 2 a 3 metros de espesor

ALUVIÓN GRUESOCompuesto por arena, grava y cantos rodadosDe buena capacidad portante en general, excepto en lugares aislados, donde existen “bolsones” blandos de limo

ARCILLA LIMOSA MARRÓN ROJIZOSuelo ligeramente cementado con sales silicoférricas, insolubles en agua y por consiguiente estables si están saturadosMuy buena capacidad portante

-4.30M, PRESENCIA DE LA NAPA FREÁTICA

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Suelos aluviales

44

Son depósitos transportados por el agua en movimiento y depositados cuando la velocidad del agua ha disminuido; estos materiales pueden ser de

origen fluvial o lacustre y puede contener partículas finas , gruesas o entremezcladas. Los depósitos generalmente aluviales, son estratificados

y la permeabilidad en sentido horizontal es mayor que en la dirección vertical

45

Nivel napa freatica -4.50m

Detalle de fundaciones

46

Cota de fundación -8.10m

2ºsubsuelo (-5.50m)

1ºsubsuelo

Planta baja

Corte esquemático transversal

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2.2

5m

Terreno del proyecto

LAS ESTRATEGIAS POSIBLES

Excavación con taludes libres

Sistemas con apuntalamientos y entibados

Pantallas y ménsulas

Anclajes de tracción

Especiales

BASE FIRME

CORONA DEL TALUD

ÁNGULO DEL TALUD

Alt

ura

CUERPO DEL TALUD

Talud cualquier superficie inclinada con respecto a la horizontal que hayan de adoptar permanentemente las estructuras de tierra, sea en forma natural o

como consecuencia de la intervención humana en una obra de ingeniería. Los taludes se dividen en “naturales”, laderas o artificiales “cortes y terraplenes”

Base firme

Corona del talud

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Todo talud tiene tendencia a adoptar una forma mas estable

FUERZAS IMPLICADAS

DESEQUILIBRANTES EQUILIBRANTES

GravedadInfiltración

GeometríaResistencia al corte del suelo

Tipos de deslizamiento de los suelosDeslizamiento según líneas de rotura planas paralelas a la superficie exterior del terreno

Deslizamientos circulares

Estrato poco resistenteArcillas blandas, limo no plásticos, suelos con elevadas presión de poros

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Excavaciónes con taludes libres

51

En un suelo con cohesión la estructura que se forma es debido principalmente a las fuerzas iónicas actuantes entre las partículas del suelo. El tamaño de las partículas hace que las fuerzas inter-partículas actuantes superen la fuerza gravitatoria actuante sobre cada partícula

Terrenos cohesivos

Cohesión

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Es la atracción entre partículas, originada por lasa fuerzas moleculares y las películas de agua. Por lo tanto, la cohesión de un suelo variará si cambia su

contenido de humedad. La cohesión se mide kg/cm2. Los suelos arcillosos tiene cohesión alta de 0,25 kg/cm2 a 1.5 kg/cm2, o más. Los suelos limosos tienen muy

poca, y en las arenas la cohesión es prácticamente nula.

c

La estabilidad de los suelos granulares

53

Talud natural

54

La estabilidad global de una determinada obra se pierde cuando la tensión de corte necesaria para mantenerla es superior a la resistencia al corte del

terreno. Ocurre en una superficie de rotura que divide a la obra en dos partes. La parte entre la superficie externa y la superficie de rotura desliza sobre el

resto

Cuando la superficie libre del terreno adopta cierta inclinación, naturalmente se ve sometido fuerzas internas que tienden a nivelarla.

Se deberá valorar el grado de seguridad (Fs) que tiene un talud determinado, dados los parámetros resistentes del suelo que lo compone y

la geometría del mismo.M

F

F1

A

B

G

Empuje pasivo

relleno

Empuje activo

Inclinados y escalonados

55

La altura máxima teórica que puede tener un talud libre vertical en

condiciones estables está relacionada con las propiedades mecánicas y físicas

del suelo y en particular con su densidad, cohesión y fricción interna

hc =4c

Tan (45+/2)

= densidad del suelo

Estabilidad a la seguridad de una masa de tierra contra la falla o movimiento. Como primera medida es necesario definir criterios de estabilidad de talud, entendiéndose por tales algo tan simple como el poder decir en un instante dado cual será la inclinación apropiada en un corte o terraplen; casi siempre la mas apropiada será la que se sostiene en el tiempo necesario sin caerse

cohesión

I Local, círculo del taludII Pasa por el pié de taludIII De base falla por traslación sobre un plano débil fuera del pié de talud enla zona de baja pendiente

Línea de deslizamientos rotacionales

I

II

III

Corta al talud Se produce en suelos con alto ángulo de rozamientos (gravas y arenas) o en taludes muy inclinados

La superficie de rotura pasa por debajo del pié del talud. Se da en taludes tendidos, ángulos formados por el talud y la horizontal bajos o formados por suelos de bajo rozamiento interno, como arcillas y limos

I I I I I I

56

La altura máxima teórica que puede tener un talud libre vertical en condiciones estables está relacionada con las propiedades mecánicas y físicas del suelo y en particular con su densidad, cohesión y fricción interna

57

METOTODOS DE ESTABILIZACIÓN DE TALUDES

reducir la altura del talud

excavar según el ángulo que permita mantenerse, sin que el material tienda a deslizarse o desmoronarse

Excavar usando banquetas

Valores de ángulos experimentales para talud inclinado

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Obras provisorias, entibación y apuntalamiento

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Entibación: son estructuras de sostenimiento de tierras de forma provisoria, durante el proceso de construcción.

Apuntalados

60

MUROS DE CONTENCION

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Nivel freático

h

E= empotramiento

Muro pantalla con juntas

e=P2/3 * h

Estabilidad de pantallas en ménsulas

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PANTALLAS CON BANQUETAS PROVISIONALES

En la primera fase la excavación se ejecuta hasta una profundidad. El muro se comporta como autoportante. A continuación se prosigue la excavación en el centro del solar hasta llegar a la cota definitiva, dejando en la periferia una banqueta que sirve de entibación del muro.

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Anclajes de tracción

64

Entibados con anclajes de tracción

65

66

5.2.2.7 "ANCLAJES"5.2.2.7.1 Generalidades de los Anclajesa) Autorízase en las obras en construcción la utilización de anclajes de tracción para soporte de muros de submuración y entibamiento que traspasen los límites del predio, tanto en relación a los linderos como así en lo relativo a la línea oficial, en virtud de lo establecido en los artículos 5.2.2.2., 5.2.2.3 del presente Código.b) El sistema de anclajes deberá tender a resguardar y garantizar la seguridad de trabajadores, los linderos y la vía pública.

1.2 Estudios que acrediten la no interferencia con instalaciones y/o construcciones vecinas, públicas o privadas.

Código de Edificación de la Ciudad Autónoma de Buenos Aires parágrafo 5.2.2.7 "ANCLAJES", punto 5.2.2.0 "EXCAVACIONES" del

Capítulo 5.2 DE LOS TERRAPLENAMIENTOS Y EXCAVACIONES, de la Sección V "DE LA EJECUCION DE LAS OBRAS"