PAUTAS DEL PROCESO CONSTRUCTIVO Y CONSIDERACIONES...

PAUTAS DEL PROCESO CONSTRUCTIVO Y CONSIDERACIONES DE DISEÑO EN

ANCLAJES DE MUROS TENSADOS Y ATIRANTADOS, COMO COMPLEMENTO AL

MANUAL DE ANCLAJES EN INGENIERÍA CIVIL - ROBERTO UCAR NAVARRO

NIXON HERNANDO LÓPEZ PERDIGÓN

COD. 20112279025

JHONATAN JAVIER RIAÑO LOZADA

COD. 20112279036

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS

FACULTAD TECNOLÓGICA

INGENIERÍA CIVIL

BOGOTÁ D.C.

2015

PAUTAS DEL PROCESO CONSTRUCTIVO Y CONSIDERACIONES DE DISEÑO EN

ANCLAJES DE MUROS TENSADOS Y ATIRANTADOS, COMO COMPLEMENTO AL

MANUAL DE ANCLAJES EN INGENIERÍA CIVIL - ROBERTO UCAR NAVARRO

NIXON HERNANDO LÓPEZ PERDIGÓN

COD. 20112279025

JHONATAN JAVIER RIAÑO LOZADA

COD. 20112279036

PROYECTO DE GRADO PARA OPTAR POR EL TITULO DE

INGENIEROS CIVILES

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS

FACULTAD TECNOLÓGICA

TECNOLOGÍA EN CONSTRUCCIONES CIVILES

BOGOTÁ D.C.

2015

0

Contenido

RESUMEN .................................................................................................................................................... 4

1 INTRODUCCIÓN................................................................................................................................. 5

2 PROBLEMA .............................................................................................................................................. 6

2.1 Antecedentes ....................................................................................................................................... 6

2.2 Contexto y caracterización del problema ............................................................................................ 7

2.3 Justificación ......................................................................................................................................... 7

2.4 Formulación del problema ................................................................................................................... 8

2.5 Objetivos del proyecto......................................................................................................................... 8

2.5.1 Objetivo General. ......................................................................................................................... 8

2.5.2 Objetivos Específicos: .................................................................................................................. 8

3 DISEÑO METODOLÓGICO .................................................................................................................... 9

3.1 INSPECCIÓN PRELIMINAR ............................................................................................................ 9

3.2 EXPERIMENTACIÓN ....................................................................................................................... 9

3.3 MEDICIÓN Y OBSERVACIÓN ........................................................................................................ 9

3.4 ENTREVISTA. ................................................................................................................................... 9

3.5 ANÁLISIS ......................................................................................................................................... 10

3.6 CONCLUSIONES............................................................................................................................. 10

4 MARCO DE REFERENCIA ................................................................................................................... 10

4.1 Programación de Obra ...................................................................................................................... 11

4.1.1 Qué es la programación ............................................................................................................. 11

4.1.2 Programación en construcción. ................................................................................................. 11

4.2 Diseño ................................................................................................................................................ 12

4.2.1 Diseño de anclajes tensados inyectados: ................................................................................... 13

4.2.3 Determinación de la longitud libre: ............................................................................................ 13

4.3 Ejecución de proyectos ..................................................................................................................... 13

4.3.1 Muros atirantados ...................................................................................................................... 13

4.3.2 ¿Desde cuándo se utilizan los muros atirantados? .................................................................... 14

4.3.3 Clasificación de muros atirantados según la vida útil o de servicio ........................................... 14

4.3.4 Aplicación de los muros atirantados .......................................................................................... 14

5. DESARROLLO DEL PROYECTO .......................................................................................................... 6

1

5.1 INSPECCIÓN PRELIMINAR ............................................................................................................ 6

5.1.2 Descripción de la obra .................................................................................................................. 6

5.1.3 Ubicación de muros y distribución de anclajes ............................................................................ 6

5.1.4 Recopilación información existente ........................................................................................... 18

5.1.5 Especificaciones de elementos ................................................................................................... 19

5.1.6 Caracterización de suelos en la zona de trabajo ....................................................................... 20

5.1.7 Equipo a utilizar .......................................................................................................................... 21

5.2 EJECUCIÓN DE LOS ELEMENTOS........................................................................................................ 23

5.2.1 Perforación ................................................................................................................................ 23

5.2.2 Armado de anclajes ................................................................................................................... 25

5.2.3 Instalación del anclaje. .............................................................................................................. 29

5.2.4 Llenado e inyección de anclajes ................................................................................................. 30

5.2.5 Inyección..................................................................................................................................... 34

5.2.6 Tensionamiento de anclajes ....................................................................................................... 35

5.3 Medición y Observación .................................................................................................................... 38

5.4 ANÁLISIS ............................................................................................................................................ 40

5.4.1 CONDICIONES PRESENTES EN CAMPO Y CONSIDERACIONES DE DISEÑO................................. 40

5.4.2 Programación y alcance.............................................................................................................. 77

6. Pautas y Recomendaciones de obra. ........................................................................................................ 81

6.1 Pautas y recomendaciones de programación: .................................................................................. 81

6.2 Pautas y recomendación de diseño: ................................................................................................. 81

6.3 Pautas y recomendación de ejecución en obra: ............................................................................... 82

7 CONCLUSIONES ................................................................................................................................... 84

8 BIBLIOGRAFIA ...................................................................................................................................... 86

9 ANEXOS .................................................................................................................................................. 87

TABLAS

Tabla 1. Aplicación de los muros atirantados (FHWA Tiebacks, weatherby, 1982) ..................................... 5

Tabla 2 Coeficiente de reacción del suelo ................................................................................................... 46

Tabla 3 Condiciones de dimensionamiento ................................................................................................. 62

Tabla 4 Cantidades ejecutadas. .................................................................................................................. 74

Tabla 5 Anclajes retirados ........................................................................................................................... 75

2

Tabla 6 Largueros utilizados. ...................................................................................................................... 75

Tabla 7 Relación de anclajes ....................................................................................................................... 75

Tabla 8 Obras que implementan Anclajes ................................................................................................... 78

FOTOGRAFIAS

Fotografía 1 Muro 1....................................................................................................................................... 8

Fotografía 3 Muro 2 ...................................................................................................................................... 9

Fotografía 4 Muro 3 .................................................................................................................................... 10

Fotografía 5 Muro 4 .................................................................................................................................... 11

Fotografía 6 Muro 5 .................................................................................................................................... 12

Fotografía 7 Muro 6 .................................................................................................................................... 13

Fotografía 8 Muro 7 .................................................................................................................................... 14

Fotografía 9 Muro 8 .................................................................................................................................... 15

Fotografía 10 Muro 9 .................................................................................................................................. 16

Fotografía 11 Muro 10 ................................................................................................................................ 17

Fotografía 12 Muro 11 ................................................................................................................................ 18

Fotografía 13 Perforación hidráulica ........................................................................................................... 21

Fotografía 14 Perforación hidráulica Ingersoll rand klemm ....................................................................... 22

Fotografía 15 Perforación hidráulica Track Drill Holman .......................................................................... 22

Fotografía 16 Perforación ............................................................................................................................ 24

Fotografía 17 Fabricación de manguitos ..................................................................................................... 26

Fotografía 18 Perforación en tubería PVC ................................................................................................... 26

Fotografía 19 Revestimiento de perforaciones en PVC .............................................................................. 27

Fotografía 20 Unión del anclaje .................................................................................................................. 28

Fotografía 21 Instalación del anclaje ........................................................................................................... 29

Fotografía 22 Inspección de equipos ........................................................................................................... 30

Fotografía 23 Ubicación de la maquinaría .................................................................................................. 31

Fotografía 24 Mezclada de lechada ............................................................................................................. 33

Fotografía 25 Llenado ................................................................................................................................. 34

Fotografía 26 Inyección............................................................................................................................... 34

Fotografía 27 Tensionamiento ..................................................................................................................... 37

Fotografía 28 Talud y edificaciones vecinas ............................................................................................... 41

Fotografía 29 Elementos estructurales reducidos ........................................................................................ 42

Fotografía 30 zonas de afectación viales y edificaciones menores ............................................................. 50

Fotografía 31 Inyección del bulbo ............................................................................................................... 52

Fotografía 32 Evidencia de lechada por bulbo en mal estado ..................................................................... 53

Fotografía 33 Alteraciones en pantallas ...................................................................................................... 56

Fotografía 34 Método de excavación e importancia. .................................................................................. 56

Fotografía 35 Problemas de obra por el método de diseño ......................................................................... 58

3

Fotografía 36 Anclajes que no soportaron carga de diseño ......................................................................... 63

Fotografía 37 Frente para evaluación .......................................................................................................... 65

Fotografía 38 Muro no monolítico .............................................................................................................. 66

Fotografía 39 Cruce de anclajes entre muros .............................................................................................. 67

Fotografía 40 Anclajes que no alcanzan la carga de diseño ........................................................................ 70

Fotografía 41 Panorama de anclajes ............................................................................................................ 70

Fotografía 42 Zonas pendientes por estabilizar ........................................................................................... 71

Fotografía 43 Perforación y panorama de avance ....................................................................................... 72

Fotografía 44 Remoción de pelos ................................................................................................................ 73

Imagen 1 Localización del punto de estudio ................................................................................................. 7

Imagen 2 Ubicación de los anclajes ............................................................................................................... 6

Imagen 3 Alzado muro 1 ............................................................................................................................... 8

Imagen 4 Alzado muro 2 ............................................................................................................................... 9

Imagen 5 Alzado muro 3 ............................................................................................................................. 10





Imagen 10 Muro 8 ....................................................................................................................................... 15

Imagen 11 Muro 9 ....................................................................................................................................... 16

Imagen 12 Muro 10 ..................................................................................................................................... 17

Imagen 13 Longitud de anclaje para 3 niveles ............................................................................................ 19

Imagen 14 Longitud anclaje de 2 niveles .................................................................................................... 20

Imagen 15 Diagrama de fuerzas .................................................................................................................. 43

Imagen 16 Comportamiento de una pantalla ............................................................................................... 47

Imagen 17 Zonas de afectación de carga ..................................................................................................... 49

Imagen 18 Diagrama de empujes ................................................................................................................ 51

Imagen 19 Empuje esperado ....................................................................................................................... 54

Imagen 20 Determinación de fuerza del anclaje ......................................................................................... 55

Imagen 21 Diagrama de anclaje .................................................................................................................. 60

Imagen 22 Zonas de afectación por perforación en inyección .................................................................... 64

Imagen 23 Utilización de largueros ............................................................................................................. 68

GRÁFICAS

Gráfica 1 Relación de anclajes ..................................................................................................................... 76

Gráfica 2 Relación de cemento ................................................................................................................... 76

Gráfica 3 Cronograma Vs Ejecución ............................................................................................................ 79

Gráfica 4 Ejecución de anclaje del Contrato vs Real ................................................................................... 79

4

RESUMEN

Teniendo en cuenta las dificultades y problemas constructivos que han surgido en las

construcciones de edificaciones de gran altura que implementan niveles subterráneos, como ha

sucedido en edificios representativos como el One World Trade Center en New York - EE.UU,

Burj Khalifa en la Ciudad de Dubai – Emiratos Arabe o el el Bacatá en la Ciudad de Bogotá D.C.

– Colombia que nos sirve de mejor referencia actualmente, construcciones que sufrieron retrasos

en la etapa de excavación y estabilización de taludes. Se pretende complementar procedimientos

existentes de construcción y diseño de muros atirantados que son fundamentales para la

estabilización de taludes y la continuación de las profundas excavaciones.

Lo anterior con el fin de mejorar inicialmente los procedimientos constructivos en sitio y

la metodología al desarrollar los cálculos de diseño de los anclajes de muros tensados, por otro

lado el optimizar los tiempos de ejecución para dar cumplimiento a los términos contractuales y

los recursos de inversión estimados, ya que los imprevistos requieren adiciones presupuestales y

gastos administrativos que son significantes para proyectos con estas dimensiones.

Dicho complemento se enfoca en la descripción constructiva que deberá tener los anclajes

de muros atirantados y el respectivo análisis a los diseños de los anclajes y su efectividad en

campo, la cual servirá de complemento al capítulo 8 del manual de anclajes en ingeniería de

Roberto Ucar, dando como resultado un informe que consiste en la descripción de obra para

mejorar rendimientos y consideraciones en el momento de diseño.

5

1 INTRODUCCIÓN

Con base a la experiencia encontrada en obras de construcción que desarrollan

excavaciones para sótanos y realizan la estabilización de taludes en sectores urbanos, más las

exigencias de cuidar el entorno y edificaciones vecinas, se ha evidenciado que la mayoría de

obras han encontrado inconvenientes tales como seguridad, retrasos en tiempos contractuales y

gastos económicos no previstos que afectan la evolución de las mismas construcciones.

Para ello es importante fortalecer el conocimiento que existe para el diseño de anclajes de

muros atirantados y la ejecución de los mismos con el fin de subsanar la mayoría de los

inconvenientes que se generan, adicional a ello resaltar la importancia de las diferentes etapas que

llevan a la ejecución de los anclajes, teniendo en cuenta que cada etapa es condicional o

prerrequisito de las otras, generando un buen o mal resultado.

Lo anterior ya que el grado de responsabilidad de cada etapa es fundamental en los

resultados, tales como la efectividad y selección de los puntos de estudio al suelo en donde se va

ejecutar el proyecto y su correlación con el suelo aferente al mismo, o quizás la selección del

método de análisis y la selección correspondiente al método de ejecución en obra. Siendo así la

importancia de destacar las consideraciones en el diseño del anclaje junto con la información

preliminar de estudio y la necesidad de ejecutar teniendo concordancia los respectivos diseños y

la capacidad de asumir los imprevistos que se pudiesen dar.

En el desarrollo del trabajo se pretende fortalecer el conocimiento constructivo de muros

atirantados teniendo en cuenta que es un proceso reciente en estos dos últimos siglos con la

implementación de edificaciones de grande altura, para ello se tendrá como intensión servir de

complemento y soporte al libro “Manual de Anclajes en ingeniería civil (Ucar, 2002”) para el

caso particular de muros atirantados.

Este documento tiene como finalidad dar un aporte tanto a los profesionales que inician

una interacción con obras de este estilo de estabilización al igual que las empresas que se

desenvuelven en este medio, fortaleciendo tanto la etapa de programación de obra como la

ejecución de cada una de las actividades de anclaje y el presupuesto.

6

2 PROBLEMA

2.1 Antecedentes

En el ámbito de la construcción de obras civiles alrededor del mundo, se ha evidenciado

que las obras de construcciones urbanas que implementan sotanos para aprovechar el espacio y

dar mayor funcionalidad a la altura total de los mismos han presentado retrasos considerables que

han afectado la evolución del proyecto de construcción y los plazos contractuales.

En el Ministerio de Hacienda y Crédito Público se decidió la opción de la construcción de

un edificio y restauración de viviendas presentes en la zona del centro de Bogotá, el cual se

localiza en el antiguo parqueadero que tenía entradas por la carrera 6 # 6-31 y carrera 7 #5-80, su

posición coincide en frente del archivo distrital apreciando su entrada principal.

Dicha obra ha superado la fechas iniciales de ejecución y se prolongó mas de lo esperado,

por lo general el tiempo que requiere las actividades de excavación y estabilización toman gran

porcentaje al plazo de ejecución previsto, los ingenieros en el día a día se han encontrado con una

serie de problemas relacionados con la excavación y retención de suelos o rocas. Evaluando

específicamente a la estabilización de los taludes al transcurrir de los años y con el avance de la

tecnología en la construcción se han desarrollado estructuras alternativas a los muros

convencionales para la retención de suelos o rocas. Entre éstas estructuras podemos mencionar el

Soil Nailing (Suelo Claveteado), Gaviones, Muros de Tierra Armada o los Muros Anclados

(Tieback Walls, Anchored Walls), Muros Milán (Muros Pantalla), Soldier Pile Walls (Muros

Berlín), etc. Estas estructuras están conformadas por diversos elementos que hacen práctica su

utilización, pero dichas estructuras quizás por desconocimiento de su aplicación no han

subsanado inconvenientes de funcionalidad efectiva en zonas puntuales (no queriendo decir que

no logren el objetivo de estabilizar los taludes y aportar a la estabilidad de la edificación) por

ende ha aportado en problemas de gastos económicos considerables y perdidas en tiempo.

7

El sector indicado es considerado patrimonio cultural e histórico, razón por la que se

torna de mayor importancia conservar la integridad de las estructuras colindantes al proyecto, que

en primera instancia es la idea fundamental del sistema de muros anclados, pero estos han

generado escarpes en el talud de algunas zonas.

2.2 Contexto y caracterización del problema

Frecuentemente se está evidenciando que las obras de edificación vertical con utilización

de sotanos está presentando retrasos y perdidas económicas que para algunos inversionistas

puede ser relevante y para otros no, quizás edificios como el One World Trade Center en New

York - EE.UU, Burj Khalifa en la Ciudad de Dubai – Emiratos Arabe o el el Bacatá en la Ciudad

de Bogotá D.C. tuvieron dificultades en su etapa de excavación y estabilización de taludes, pero

que cuentan con inversionistas privados que han tenido la solvencia económica para resolver los

atrasos e imprevistos al presupuesto de estos proyectos, pero en otras particularidades no es tan

factible asumir dichos retrasos o adiciones presupuestales, ahora bien si tenemos en cuenta que

para el edificio del Archivo del Ministerio de Hacienda y Crédito que es la referencia de nuestro

proyecto por tener recursos del estado su complejidad de adicionar tanto tiempo como dinero no

es tan maleable.

2.3 Justificación

Los retrasos presentados en este tipo de obras e inversiones no previstas se están generando a la

poca efectividad de análisis de la información previa que sirve de suministro a los diferentes

estudios que se desarrollan para realizar los cálculos y procedimientos de obra correspondientes,

a su vez el desconocimiento tanto de ingenieros como operarios para hacer efectivos los diseños

Imagen 1 Localización del punto de estudio

8

finales para desarrollar las obras más el tiempo que requieren estas mismas, precisamente

refiriéndonos a los anclajes para muros atirantados, donde existe la posibilidad de que los

resultados esperados y/o manifiestos en especificaciones técnicas sean difíciles de conseguir de

acuerdo a las condiciones de obra; no queriendo afirmar que no se obtenga una solución.

Debido a estas premisas se ha podido observar que en el momento de la aplicación de algunos

anclajes en sitio no han funcionado, los cuales han fallado, o es imposible su instalación en el

sitio previsto, también ha sido una realidad que tanto el anclaje como el muro de pantalla colapse;

hechos que han afectado directamente el desarrollo del proyecto.

2.4 Formulación del problema

¿Será que se puede optimizar el tiempo de ejecución de los anclajes para alcanzar lo programado

y lograr las especificaciones demandadas por el diseño en su tiempo de ejecución ideal?

2.5 Objetivos del proyecto

2.5.1 Objetivo General.

Identificar las condiciones que generan los retrasos de las obras producidas en la etapa de

contención de masas mediante muros atirantados, que sirva de complemento al manual de anclaje

de ingeniería civil de Roberto Ucar, estableciendo pautas de construcción y haciendo revisión de

las consideraciones tenidas en cuenta en el diseño.

2.5.2 Objetivos Específicos:

Documentar las hojas de vida de cada elemento construidos que nos servirán como

instrumento en el análisis.

Ejecutar actividades de perforación, para evidenciar su procedimiento y tiempo de

ejecución.

Generar una descripción del proceso constructivo

Presentar recomendaciones para resolver imprevistos en campo.

Evaluar factores que se deben tener en cuenta para las consideraciones en la etapa

de diseño.

9

3 DISEÑO METODOLÓGICO

Tipo de investigación: Empírica-analítica.

La investigación comprenderá:

3.1 INSPECCIÓN PRELIMINAR

Revisión de planos del proyecto y detalles constructivos para la definición de

componentes solicitados en los diseños a ejecutar.

Visita al sitio con enfoque a la utilización de equipos de perforación y definición de

sectores o frentes de inicio.

Reconocimiento en campo de estructura en proyección y posibilidad de ejecución de

anclajes.

Se hará revisión de la proyección de tiempo establecida en el cronograma.

3.2 EXPERIMENTACIÓN

Se procederá a la ejecución de los anclajes con base a los diseños otorgados y la

disposición de equipos idóneos (Track drilles).

Se adoptará el método con mejor respuesta al comportamiento del terreno para la correcta

ejecución de las perforaciones.

Dentro del informe se describirá con base en la experiencia el procedimiento completo de

ejecución de los anclajes desde la instalación y posicionamiento del equipo hasta el

tensionamiento del elemento.

En caso de que se presenten inconvenientes se afrontarán y se elaborarán

recomendaciones en campo.

3.3 MEDICIÓN Y OBSERVACIÓN

El criterio final del diseño de los anclajes corresponde a la carga de servicio, por lo que

los anclajes se someterán al tensionamiento y se verificará su catalogación de

conformidad o no conformidad con respecto a las solicitudes del terreno.

Se hará observación detallada del comportamiento de los anclajes teniendo en cuenta

factores como localización, posición, longitud, cargas, profundidad, método de

perforación entre otros.

3.4 ENTREVISTA.

Se sostendrán conversaciones con especialistas en el área con la finalidad de obtener

dirección, corrección, exhortación durante el proceso constructivo.

10

3.5 ANÁLISIS

De acuerdo a los resultados obtenidos se realizará el análisis de las situaciones que

influyeron al desarrollo de lo obtenido, y se verificará el cumplimiento establecido tanto

en los diseños como en el cronograma.

Se revisarán factores como propiedades del suelo, solicitudes, cargas y demás, con la

finalidad de analizar la contemplación de consideraciones en el diseño de un anclaje.

3.6 CONCLUSIONES

Por último, se emiten conclusiones y recomendaciones que estarán directamente

relacionadas con los resultados.

4 MARCO DE REFERENCIA

En la práctica de las obras de contención se vienen aplicando cada día con mayor

frecuencia el concepto de masas de suelos ancladas mediante la utilización de elementos

pretensados, lográndose de esta forma alcanzar un campo de aplicación muy amplio en las obras

de ingeniería.

El uso de muros de atirantados en la construcción de sótanos y pasajes subterráneos, ha

permitido su ejecución en forma habitual y exitosa, por cuanto esta tecnología constituye en la

actualidad un mecanismo fundamental para garantizar la estabilidad de estructuras muy diversas,

contrarrestando los momentos de vuelco así como el efecto de las subpresiones debido a las

fuerzas de filtración del agua.

Un caso muy común es observar este tipo de estructura de retención a lo largo y ancho de

importantes tramos carreteros en donde de la calzada ha colapsado, quedando restituida

satisfactoriamente mediante la técnica de muros atirantados.

Por otro lado los requerimientos de espacio en los centros urbanos exigen y comprometen

a multiplicar los niveles útiles de las construcciones, sobre todo por debajo del nivel del terreno,

generando por lo tanto cortes verticales en la masa de suelo que alcanzan en muchos casos hasta

los 20 metros en las cercanías de las calles y avenidas, o colindantes a zonas construidas. Una

solución satisfactoria ha sido el sostenimiento lateral de la excavación utilizando paredes

ancladas al terreno, un método de construcción en los países europeos, el cual es empleado

también en norte y Suramérica.

Este tipo de obra ha llegado a ser práctica corriente, debiéndose mencionar que el

ingeniero geotécnico ha jugado un papel preponderante aplicando con éxito estos procedimientos

de soporte.

11

No obstante, este método ha requerido un tiempo mayor de ejecución al previsto, tal como

se describe en el capítulo 2, por ende, aunque el método se adapta a las requerimientos y finalidad

de estabilidad de la obra, aún no ha podido ser estimada su ejecución exacta o precisa.

Debido a lo anterior es necesario contextualizarnos en tres etapas donde se encuentra

involucrado el factor tiempo, las cuales son:

Programación de obras

Diseño

Ejecución de proyectos

4.1 Programación de Obra

Teniendo en cuenta la importancia de la programación de obra, con el fin de no tener

inconvenientes sobre todo en el caso contractual de cualquier proyecto como lo manifiesta el

Ingeniero Javier Fajardo en su documento de programación de obra: “La programación en la

gestión de proyectos de Construcción” de la Pontificia Universidad Javeriana, se debe tener claro

lo siguiente:

4.1.1 Qué es la programación

Como programación podríamos definir la enumeración anticipada de las etapas necesarias para

realizar algo. Listado de actividades, o recursos necesarios.

Anticipada: debe ser antes de que ocurra la acción.

Etapas: debe ir en forma secuencial; lo primero, lo segundo, lo tercero...lo último para realizar

algo: puede ser un evento social, un discurso, una actividad industrial, una intervención

quirúrgica, una acción bélica y en nuestro caso una construcción.

4.1.2 Programación en construcción.

La programación en construcción se acomete como una acción bélica, si analizamos la acción de

la construcción, esta se desarrolla en forma muy similar a la acción de la guerra, aunque sus

resultados son completamente opuestos; la guerra es la técnica que busca la mayor eficiencia en

la destrucción y nuestra actividad es la técnica que busca la mayor eficiencia en la construcción.

No obstante en toda construcción tenemos que tener en cuenta las mismas premisas de la guerra:

1. Financiación (en forma global, cuánto nos va a costar)

2. Conocimiento del sitio (dónde se va a desarrollar la acción)

3. Vías de comunicación

4. Recursos y suministros

12

5. Equipo (equivalente a las divisiones blindadas)

6. Elemento humano (equivalente a la infantería)

1-2 Programación en Construcción

Criterio Anterior:

Concretándose a nuestra especialidad que es la construcción, vemos que anteriormente la

programación la hacíamos con base a un diagrama de barras o de Gantt.

Para elaborarla empleábamos un método más o menos intuitivo.

Por otra parte, éste método de barras era un sistema rígido, estático, fácil de llevar si no se

presentaban contratiempos, pero difícil de reacomodar cuando se presentaban imprevistos y

desgraciadamente en la construcción los imprevistos se presentan con mucha frecuencia.

Como resultado ante cambios y ajustes que iban apareciendo en la obra, lo abandonamos, lo

olvidábamos y quedaba ese gráfico de barras como un adorno de nuestra oficina limitándose su

uso a despertar la admiración de uno que otro visitante que al verlo quedaba muy bien

impresionado de la eficiencia de nuestra organización.

Criterio Actual

El método que hoy usamos tiene varios nombres pero en el fondo todos son lo mismo, se les

denomina como simulación de sistemas, como Pert, como C.P.M., Ruta Crítica, Línea de

Balance, L.P.U etc. La diferencia con el método anterior es la metodología para realizarlo.

El método anterior de barras es un sistema RIGIDO, ESTATICO; el método de la Ruta Crítica es

DINAMICO y muy VERSATIL. Anteriormente nos basábamos en la intuición y la experiencia;

hoy nos basamos en la información y el raciocinio.

4.2 Diseño

En la actualidad hay varios métodos de diseño, de los cuales cuatro sobre salen por su

análisis metodológico, aunque en la actualidad el método de Kranz es el más utilizado en Europa

como para Latinoamérica.

En el cálculo de los muros con anclajes se utiliza el método de Kranz (1953) o también

llamado método de los bloques. Este método permite determinar el largo del anclaje para luego

analizar la estabilidad del sistema muro, anclaje y suelo. El método de Kranz fue derivado

originalmente para muros con un solo anclaje, sin embargo Ranke y Ostermayer (1968) extienden

el método para varios anclajes. La siguiente grafica muestra que este método analiza el equilibrio

de un prisma de suelo trapezoidal en la forma de fuerzas en un diagrama de cuerpo libre y en la

forma de un polígono de vectores de fuerzas. La resistencia al deslizamiento del bloque o

13

trapezoide que no es posible de obtener por medio de la resistencia al corte del suelo se suple con

la fuerza del o los anclajes.

Determinación de la fuerza del anclaje A : (a) fuerzas actuando sobre el bloque de suelo

deslizante y (b) polígono de fuerzas

4.2.1 Diseño de anclajes tensados inyectados:

El diseño de anclajes se realiza a partir de los resultados obtenidos de los análisis de

estabilidad desarrollados para el proyecto. Mediante este análisis se obtiene la carga y la longitud

libre de los anclajes necesaria para garantizar la estabilidad del sistema de entibación, además de

la longitud de bulbo y la cantidad de cables de los anclajes.

4.2.3 Determinación de la longitud libre:

La longitud libre del anclaje se determinó de acuerdo a los resultados del análisis de

estabilidad. La longitud libre tiene que ser tal que cumpla con los siguientes requerimientos:

4.3 Ejecución de proyectos

4.3.1 Muros atirantados

Los muros anclados son estructuras de gravedad, semi-gravedad o pantallas; que se

sostienen mediante anclas pre-tensadas o pos-tensadas con bulbos profundos que transmiten una

carga de tensión a suelos o rocas en los cuales pueden ser instalados. Generalmente se coloca

sobre la cara de un muro, una carga detensión a través de un cable o barra de acero anclado a un

bulbo cementado a profundidad dentro del talud. Los anclajes pre-tensados incrementan los

esfuerzos normales sobre la superficie de falla real o potencial y así aumentan las fuerzas

resistentes al incrementar la resistencia a la fricción, a lo largo de esa superficie.

En términos muy generales, el objetivo de un sistema de anclajes es realmente el

confinamiento del suelo en la vecindad de un corte y así garantizar la estabilidad de una

excavación efectuada para construir el cajón de la cimentación de un edificio, restablecer el

equilibrio en taludes inestables o aumentar la seguridad de las laderas o cortes preexistentes.

14

La factibilidad de utilizar un muro anclado en una ubicación determinada se deberá

determinar analizando si las condiciones del suelo y la roca dentro de la zona del bulbo de los

anclajes adherentes son adecuadas. También se debería considerar la posibilidad de encontrar

instalaciones de servicio público (tuberías de agua, gas, etc.) subterráneas y la proximidad de

otros tipos de estructuras enterradas (cimientos de edificios aledaños) respecto de la ubicación de

los anclajes.

4.3.2 ¿Desde cuándo se utilizan los muros atirantados?

El uso de los anclajes de tierra se inició en la década de 1930, específicamente en 1933

cuando en la Presa Cheurfas, ubicada en Argelia, se utilizaron anclajes individuales para el

refuerzo de la tierra en la represa existente. Los anclajes se colocaron en forma vertical y

soportaban una fuerza de 9810 KN y desde entonces se han utilizado en el refuerzo de otras

represas o estructuras existentes en suelos rocosos. En los Estados Unidos durante la década de

1950, los constructores comenzaron a utilizar los muros anclados de carácter permanente para el

soporte de las paredes en excavaciones de profundidades moderadas, sobre todo en suelos

cohesivos. Estos muros tenían anclajes cuyas capacidades de carga variaban desde 178 KN hasta

890 KN, respectivamente. Por otra parte, para mediados de la década de 1960, los anclajes para

muros permanentes de contención se utilizaron en Brasil, Suiza, Alemania, Inglaterra y Francia.

4.3.3 Clasificación de muros atirantados según la vida útil o de servicio

El uso de muros anclados, se puede considerar para proveer apoyo temporal o permanente

para masas de suelo y roca estables e inestables, los cuales se describen a continuación:

• Muros anclados Provisionales: Tienen carácter de medio soportante auxiliar y

proporcionan las condiciones de estabilidad a la estructura durante el tiempo necesario para

disponer de otros elementos resistentes que los sustituyan. La vida útil no se recomienda que sea

mayor de 18 meses.

• Muros anclados Permanentes: Se instalan con carácter de acción definitiva. Se

dimensionan con mayores coeficientes de seguridad y han de estar diseñados y construidos para

hacer frente a los efectos de la corrosión. Adicionalmente el tendón debe ser capaz de trasmitir de

forma duradera y continua los esfuerzos del anclaje sin sufrir deterioro alguno1.

4.3.4 Aplicación de los muros atirantados

Los muros anclados son muy utilizados en excavaciones de tierra, tal como es el caso de

la construcción de carreteras, en donde se requieren cortes verticales o semiverticales. La

importancia de este tipo de muros radica, sobre todo en su gran aporte a la estabilidad de las

masas de suelo, en estribos de puentes, en la construcción de muros para fundaciones de

edificaciones, etc. A continuación se detallan en la tabla 1 algunas aplicaciones de estos sistemas.

1 Ucar Navarro, Roberto, 2004

5

Tabla 1. Aplicación de los muros atirantados (FHWA Tiebacks, weatherby, 1982)

6

5. DESARROLLO DEL PROYECTO

5.1 INSPECCIÓN PRELIMINAR

Uno de los procedimientos más importantes para esta investigación, es la forma de

ejecución en campo de los anclajes empleados y estudiados, ya que este dará las bases para

identificar la complejidad de la ejecución, tiempos de productividad y los resultados

esperados.

5.1.2 Descripción de la obra

La obra “edificio Archivo Ministerio de Hacienda y Crédito” abarca grandes

ejemplares de técnicas de construcción en diferentes sectores de la edificación, sin

embargo, no con la idea de minimizar la importancia de demás actividades, nos

concentraremos en la zona de los muros atirantados, conformándonos con la idea de que

hay otro tipo de cimentación en la misma obra.

5.1.3 Ubicación de muros y distribución de anclajes

Los muros que serán tensados fueron enumerados según, al parecer, obedeciendo a

su orden de replanteo en campo, los cuales inician en la unidad y culminan en la undécima

denotación. Lo que se ve reflejado en la siguiente Imagen:

Imagen 2 Ubicación de los anclajes

7

Evidente es el hecho de que los muros no presentan congruencia en magnitudes y

otras características, razón por la que en primer plano se describirá cada uno de ellos,

procurando hacernos a la idea de su responsabilidad, por llamarlo de alguna manera, dentro

de la estructura del proyecto.

5.1.3.1 Muro uno.

Es el de mayor longitud en el proyecto, y presenta el mayor número de niveles de

anclajes en toda su envergadura. Se ubica en la contención de la carrera sexta, por lo que su

dirección es paralela a la misma. Enfrenta a la entrada principal del archivo distrital.

8

Fotografía 1 Muro 1

Imagen 3 Alzado muro 1

5.1.3.2 Muro dos.

Ubicado en el costado norte de la obra paralelo a la calle quinta (5). Según el diseño

otorgado para ejecución inicia con tres niveles de anclajes, pero después de cierta longitud

se reduce a dos, secundando la pendiente negativa de la calle quinta.

9



5.1.3.3 Muro tres.

Se presenta como unos de los anclajes de menor magnitud y de anclajes de menos

longitud. Colinda con el patio trasero de una casa cural sectorizada en el centro de Bogotá.

10



5.1.3.4 Muro cuatro.

Cumple con la función de delimitar la edificación con un lote vecino, cuya principal

composición es un relleno, por lo que nos hacemos a la idea que años atrás fue destinado a

la disposición final de material resultante de excavación.

11



5.1.3.5 Muro cinco.

Estando ubicado paralelo y en frente del muro uno se muestra como uno de los

muros que busca contener la masa de suelo presente en el lote colindane.

12



5.1.3.6 Muro seis.

Lineado ortogonalmente al muro uno, se presenta como uno de los muros con

mayor número de anclajes, y al igual que el muro dos, inicia con tres niveles y culmina en

dos, obedeciendo al diseño arquitectónico de la cota de losa de entrepiso que hará las veces

de pasillo conector entre bloques del edificio.

13



5.1.3.7 Muro siete.

Es el tercer muro que encierra el lote de relleno, sin embargo, es el que mayor

número de anclajes posee entre éstos.

14



5.1.3.8 Muro ocho.

Equivale al primer muro de la transición entre bloques del mismo edificio. Consta

de dos niveles de anclajes.

15


Imagen 10 Muro 8

16

5.1.3.9 Muro nueve.

Es la inflexión del muro ocho y marca el primer quiebre para la culminación dela

zona de muros atirantados.


Imagen 11 Muro 9

17

5.1.3.10 Muro diez.

Es el último muro intervenido para contención con tirantes. En este sector los muros

nos superan las dos filas de anclajes.


Imagen 12 Muro 10

18

5.1.3.11 Muro once.

Particularmente este muro daba por finalizado el perímetro de muros de contención,

sin embargo, en su trasdós se ubicaba un tanque de almacenamiento de agua, por lo que,

por obvias razones, no se efectuará la construcción de anclajes, y por la tanto no resulta

necesario exponer su alzado, ni hacernos a la idea de la cantidad y distribución de

elementos tensores.


5.1.4 Recopilación información existente

Nuestro punto de partida para el desarrollo fue la adquisición de los diseños de los

elementos a ejecutar, no obstante, se inició proceso de búsqueda y recopilación de estudios

de suelos o memorias de cálculo, en lo que no tuvimos éxito, por lo menos, para el sector

intervenido por muros atirantados dentro del proyecto en desarrollo, que se reconoce como

la etapa I y parte del II, lo que estuvo a nuestro alcance es un documento de opciones de

sistemas constructivo otorgadas por el especialista en suelos y diseñador de los anclajes,

espinosa y Restrepo, para el tramo III y V, basados en estudios de suelos realizados en

enero del 2012; además del documento en el que la interventoría remite recomendaciones

del diseñador con respecto a los anclajes proyectados para el edificio; documentos cuya

copia será anexa a este título como soporte y herramienta informativa.

19

5.1.5 Especificaciones de elementos

Existen ciertas modalidades de contratación para este tipo de trabajos, las cuales

pueden contemplar, por generar un ejemplo, diseño y construcción, no obstante para la

particularidad de nuestra labor el objeto hace cobertura solamente a la construcción, y es un

tercer ente que se hace cargo del diseño, que nos son entregados por el cliente para su

correcta ejecución; Situación que aprovecharemos para procurar generar un nexo entre

diseños y ejecución, mediante pautas de construcción y revisión de consideraciones de

diseño.

Para los anclajes en la obra en desarrollo se determinan las siguientes

especificaciones:

Imagen 13 Longitud de anclaje para 3 niveles

20

Imagen 14 Longitud anclaje de 2 niveles

5.1.6 Caracterización de suelos en la zona de trabajo

No contando con un informe de estudio de suelos, propiamente dicho, sino con

recomendaciones y propuestas de cimentaciones, la manera en la que podemos hacernos

una idea de la caracterización del terreno y, teniendo en cuenta que la actividad de

perforación está presta a la incertidumbre en cuanto a respuesta o reacción del suelo se

refiere debido a su recorrido en la masa del mismo. Sin embargo, en obras ejecutadas del

mismo tipo con anterioridad en la zona del centro de Bogotá, se puede describir como

material fino saturado, con un porcentaje pequeño de material granular, en parte de su

extensión, ya que se encuentran zonas parciales de rocas y espacios ocupados por agua,

asumiendo por lo anterior, que lo descrito es un rastro de antiguos rellenos y flujo libre de

caudal pluvial proveniente de los cerros ubicados al oriente de Bogotá.

Es probable que se presenten problemas con la introducción del cuerpo del anclaje,

debido a que no se garantiza la apertura de la perforación en las zonas de gravas y rocas por

la pérdida de confinamiento, lo que se presentará como clara obstrucción al elemento, que

por la poca rigidez del mismo es mayor la posibilidad de dañar la estructura que de ingresar

el anclaje.

21

5.1.7 Equipo a utilizar

En trato realizado con ANCOS S.A.S es puesto a disposición parte del conjunto

de equipos para este tipo de trabajos, contando con su vasta experiencia para el desarrollo

del proyecto se espera minimizar el factor de error por carencia de conocimiento y

manejo de la actividad; dejando claro que fue un periodo de tiempo en el que se mantienen

operando tres máquinas simultáneamente, esto al inicio del proyecto dónde existía el

espacio y la disposición para la ejecución de actividades. A continuación se hará una

somera descripción del equipo a utilizar:

5.1.7.1 Perforadora hidráulica FL 140.

Durante el proceso de construcción fue el equipo de perforación que más

permaneció tiempo en el sitio de trabajo, que comprende un periodo de tiempo desde

octubre de 2013 hasta noviembre de 2014, posicionándose como la máquina que más

cantidad de perforación realizó para el proyecto. Su hoja de vida y básicas descripciones se

encuentran como anexo al presente documento.

Fotografía 12 Perforación hidráulica

22

5.1.7.2 Perforadora hidráulica INGERSOLL RAND KLEMM

Es, claramente, el equipo más grande y con mayor potencia en rotación, no obstante

fue su tamaño lo que no le permitió extender su estadía y operación en el proyecto, ya que

como se verá en el desarrollo de este documento resulta ser un factor de principal

preocupación, dicho lo anterior, cabe aclarar que fue la máquina inició trabajo de

perforación en septiembre de 2013, pero su salida se realizó en diciembre del mismo año.

Su hoja de descripción se encuentra como anexo a este trabajo.

Fotografía 13 Perforación hidráulica Ingersoll rand klemm

5.1.7.3 Perforadora hidráulica TRACK DRILL HOLMAN.

Llegó por muy corto tiempo y se obligó a su partida debido a una serie de

inconvenientes que serán descritos en un próximo aparte de este escrito, sin embargo, no

sobra comentar que su aporte al desarrollo de la obra no fue significativo, siendo las

perforaciones del muro 4, mencionado con anterioridad, el objetivo del equipo.

Fotografía 14 Perforación hidráulica Track Drill Holman

23

5.2 EJECUCIÓN DE LOS ELEMENTOS

Una vez establecidas las actividades a ejecutar, el paso a seguir es manifestar una

descripción detalla de cómo se han de efectuar, realizando una separación de actividades

productivas de acuerdo a su orden cronológico en el proceso constructivo de un anclaje de

la siguiente manera:

5.2.1 Perforación

Antes de iniciar la actividad de perforación es importante llevar a cabo las

siguientes actividades como medidas preventivas:

Identificar y evaluar los riesgos asociados a la actividad de Perforación.

Inducción acerca del procedimiento operativo normalizado de perforación además

de otros aplicables, por ejemplo ensamble de andamio y trabajos en alturas.

Establecer las medidas preventivas y medios de protección para la correcta

ejecución de las actividades de perforación.

Además, las medidas preventivas complementarias para el control de los riesgos

residuales.

Verificar que los indicadores de la maquinaria funcionan correctamente.

Antes de Iniciar el trabajo es bueno diligenciar un registro del estado de los equipos

a utilizar, Perforadora, Compresores, Bombas.

Implementar posibles Medidas preventivas para riesgos residuales:

Señalización.

Utilización de elementos de protección personal.

5.2.1.1 Desplazamiento al sitio de trabajo.

Antes de ingresar al sitio de trabajo tenga en cuenta los procedimientos operativos

de perforación, al igual realizar una inspección pre-operacional de los equipos perforadores

(track-drill, wagon drill, torre de perforación, jack leg o sonda), equipos adicionales

(compresores, bombas de agua o lodos, mangueras etc) y herramientas de perforación

(barras de perforación, martillos de fondo, martillos de cabeza, triconos, mano de ángel,

llaves para tubo, mordazas, úes u otras).

24

5.2.1.2 Desplazamiento de la maquinaria al punto de perforación.

El punto de perforación debe estar debidamente señalizado ya sea con una estaca o

pintura conforme a los planos de ejecución previamente definidos y debidamente

aprobados.

Fotografía 15 Perforación

5.2.1.3 Realización de la perforación.

Una vez ubicada la máquina en el punto de perforación previamente definido, se

debe tener en claro la inclinación de la maquinaria con respecto a un eje horizontal o

vertical, ésta inclinación está definida en los planos o especificaciones. Se debe utilizar una

plantilla y un nivel o un medidor de ángulos.

Coloque las herramientas de perforación, martillo de fondo, tricono, brocas y barras

de perforación, rectificando que éstas quedan debidamente aseguradas.

Utilice la herramienta apropiada según el tipo de terreno a perforar y de maquinaria

a utilizar, de acuerdo a las indicaciones del jefe de perforaciones o ingeniero encargado del

proyecto o de acuerdo a la siguiente guía:

Perforadora de rotaria con:

Martillo de fondo: perforaciones mayores a 3 pulgadas de diámetro, de una

profundidad mayor a 5 metros, en terreno duro tipo roca, o en materiales granulares como

arenas o gravas.

Tricono y/o mano de ángel: perforaciones mayores a 3 pulgadas de diámetro, de una

profundidad mayor a 5 metros, en terrenos más sueltos o expandibles tipo arcillas o limos,

25

en muchos de los casos será necesario utilizar agua, bentonita o polímero y una bomba de

lodos para mantener la perforación.

Perforadoras con:

Martillo de Cabeza: Se utiliza en terrenos duros como rocas areniscas o arcillolitas.

Jack Legs:

Perforaciones de menor profundidad, hasta 5 metros y menor diámetro, se utiliza

generalmente para en la construcción de pernos o agujas.

Durante la perforación asegúrese de realizar las suficientes pasadas con la

herramienta de tal forma que la perforación no se derrumbe, o que se traban las barras

impidiendo la salida de las herramientas de perforación.

Para sacar las barras de perforación utilice las mordazas de la máquina si ésta las

posee, en caso contrario utilice llaves para tubo o de cadena, o úes.

Se debe dejar registro de la perforación realizada, el tipo de material perforado, la

profundidad, el diámetro y la inclinación en algún formato de registro del elemento a

instalar.

5.2.2 Armado de anclajes

Para desarrollar el armado e instalación de los anclajes es necesario tener en cuenta

al igual que el proceso anterior los riesgos asociados a esta actividad, a su vez satisfacer las

siguientes fases:


Movilícese al sitio de trabajo teniendo en cuenta la identificación de peligros y

riesgos, realizada anteriormente, además tenga en cuenta los procedimientos operativos de

armado e instalación de anclajes y otros como por ejemplo trabajo en alturas.

5.2.2.2 Fabricación de manguitos.

Para la fabricación de manguitos, realice perforaciones con broca de 3/4 de pulgada

sobre el la tubería PVC RDE 21 de 1 pulgada de diámetro, aproximadamente cada 15

centímetros alrededor de todo el diámetro (4 perforaciones cada 15 centímetros) esto es por

la longitud del bulbo del anclaje, previamente definida, en planos o especificaciones.

26

Fotografía 16 Fabricación de manguitos

Fotografía 17 Perforación en tubería PVC

27

Fotografía 18 Revestimiento de perforaciones en PVC

5.2.2.3 Corte de cable.

Mida el cable, para realizar el corte en una superficie plana horizontal que puede ser

sobre el piso, la longitud de corte es la longitud perforada del anclaje más 1 (un) metro que

se dejan para que el anclaje pueda tensionarse posteriormente.

Realice el corte del cable con la pulidora, teniendo en cuenta la emisión de

partículas en caliente, use siempre gafas de protección personal, calzado de seguridad y

casco.

Para desenvolver el cable tenga en cuenta que debido a sus características de

resistencia y de uso, éste es acerado. Por lo cual en el momento de desenvolverse va a tratar

de volver a su estado original y puede golpear a la persona que no realiza la actividad con la

debida precaución, recuerde usar siempre los elementos de protección personal,

posteriormente al realizar los cortes al cable recuerde usar la herramienta apropiada,

pulidora con disco de corte de acero. No deben permanecer personas alrededor que puedan

ser alcanzadas por esquirlas o chispas de corte.

5.2.2.4 Unión del anclaje.

Consiste en conformar el anclaje en su totalidad, uniendo los tubos con manguitos

(zona de bulbo) los tubos sin perforar (zona libre) colocando los separadores en la zona de

bulbo y ensamblando el cable en los separadores, utilizando alambre para su amarre. Por

ultimo forre el cable de la zona libre con manguera de protección de polietileno y termine

de amarrar con alambre.

28

Fotografía 19 Unión del anclaje

29

5.2.2.5 Traslado del anclaje.

El anclaje deberá ser transportado al sito donde se haya realizado la perforación, en

esta etapa, se debe considerar el peso del mismo y de acuerdo a este trasladarlo con la

ayuda de varias personas al sitio para comenzar la instalación, se deben tener en cuenta

sobre-esfuerzos y caídas al mismo y diferente nivel, si es necesario tenga en cuenta el

procedimiento de trabajos en alturas, dependiendo del lugar de instalación del anclaje.

5.2.3 Instalación del anclaje.

La instalación del anclaje se realiza de forma manual introduciendo el anclaje en la

perforación previamente realizada, cerciórese que la perforación tiene un diámetro mayor a

3 o 4 pulgadas, dependiendo el número de cables del anclaje.

Las personas que transportan el anclaje pasarán el mismo a las personas que lo

instalan (mínimo 2) las cuales ejercerán una fuerza para introducir el anclaje, tenga en

cuenta el riesgo de fatiga y sobre-esfuerzos, en caso que la perforación sea inestable y no se

pueda instalar el anclaje deberá ser retirado y se re-perforará, según procedimiento de

perforación de anclajes, micropilotes y otros.

Fotografía 20 Instalación del anclaje

30

5.2.4 Llenado e inyección de anclajes

Actividad de suma relevancia, es necesario efectuar el llenado del anclaje

garantizando la descargar correcta y verificando que no se presente fuga entre el terreno,

hacen parte de esta actividad los elementos y herramientas utilizados para la tarea tales

como obturadores, flauta, llaves para tubo, mangueras y tubería de inyección acerada

(presión mayor a 1000PSI)


Movilícese al sitio de trabajo teniendo en cuenta la identificación de peligros y

riesgos, realizada anteriormente, además tenga en cuenta los procedimientos operativos

normalizados de llenado e inyección

Inspección pre-operacional de los equipos de llenado e inyección (bomba de

inyección, tubería de inyección, manguera de inyección) equipos adicionales (obturadores,

flauta, etc.)

Fotografía 21 Inspección de equipos

Para la inyección, tenga en cuenta que se maneja alta presión (mayor a 50 psi en

lechada de agua cemento). Por lo tanto todos los materiales utilizados deben tener una

resistencia a la presión mayor a 1000 psi, estos son, acoples rápidos, mangueras, tuberías

etc.

31

En las uniones de mangueras de acoples rápidos se deben utilizar guayas anti-látigo,

o abrazaderas de seguridad.

Existen riesgos de atrapamientos o golpes cuando se está realizado el movimiento

de la maquinaria por la utilización de herramienta menor. Utilice siempre los elementos de

protección personal. Se debe tener especial cuidado en el apoyo de la herramienta menor

como barras y llaves.

5.2.4.2 Ubicación de la maquinaria.

Se debe ubicar la maquinaria en un sitio de fácil acceso, y que tenga las facilidades

para el suministro de agua y de cemento.

Fotografía 22 Ubicación de la maquinaría

5.2.4.3 Mezclado de lechada agua cemento.

Realice la dosificación Agua - Cemento atendiendo las especificaciones ya sea para

la Inyección o Llenado. Utilice un mezclador manual o eléctrico debidamente revisado a

diario en los formatos pre-operacionales. A su vez se debe considerar los siguientes

factores:

• Debe comprobarse la dosificación Agua – Cemento utilizando recipientes o

marcando previamente el mezclador ya sea manual o eléctrico. Mangueras.

32

• Utilice los elementos de protección personal, recuerde que la exposición a material

particulado por la utilización del cemento, puede causar daños en el sistema respiratorio

severo, use protección respiratoria; y para el riesgo de material particulado en los ojos, use

gafas de seguridad.

• Se debe haber divulgado previamente el riesgo químico por la exposición al

cemento identificado en la hoja de seguridad respectiva.

• Controle la posibilidad de derrames y contaminación del suelo con los materiales

utilizados.

• Las bolsas del cemento utilizado son residuos que se deben almacenar

separadamente en el sitio de trabajo, como en el sitio de acopio general especificado por el

dueño del proyecto.

• Controle la posibilidad de derrames y contaminación del suelo con los materiales

utilizados.

• Las bolsas del cemento utilizado son residuos que se deben almacenar

separadamente en el sitio de trabajo, como en el sitio de acopio general especificado por el

dueño del proyecto.

• La maquinaria debe tener asegurada las guardas de seguridad, las mangueras y

demás partes que puedan generar riesgo de golpe o atrapamiento.

• Controle que las instalaciones eléctricas sean seguras. Elimine toda posibilidad de

contactos eléctricos causados por partes deterioradas.

33

Fotografía 23 Mezclada de lechada

5.2.4.4 Llenado.

Dependiendo del tipo de perforación realizada, ya sea con aire, con agua o con

algún otro fluido, se podrá realizar un llenado de la perforación por gravedad o colocando

presión en el fondo del anclaje, ésto depende también del tipo de terreno que previamente

se ha perforado.

Se debe realizar un llenado por gravedad para una perforación que no ha presentado

signos de inestabilidad en ninguno de los estratos perforados, esto sucede para terreno

duros como roca arenisca, limolita o arcillolita, entre otros.

Se debe realizar un llenado desde el fondo anclaje aplicando una presión menor, si

la perforación ha sido inestable, o realizada con agua o algún otro líquido expansivo como

bentonita o polímero. Lo que generalmente se utiliza para terrenos como arcillas, limos,

arenas u otros.

Para el llenado con presión se deben haber revisado cuidadosamente las uniones de

mangueras de acoples rápidos y si es posible incluir guayas antilátigo, a su vez se debe

dejar registro de los bultos utilizados para el llenado en el registro en el formato de registro

del elemento instalado.

34

Fotografía 24 Llenado

5.2.5 Inyección.

Para la realización de la inyección se debe colocar la tubería de inyección,

incluyendo dos obturadores y una flauta que puede tener longitudes desde 1 metro hasta 2,

dentro de la tubería del anclaje.

Fotografía 25 Inyección

Una vez instalada la tubería de inyección dentro del anclaje ésta debe ser asegurada,

en el extremo libre.

Se debe inyectar el terreno, con la lechada agua-cemento a una presión no mayor a

300 psi. Se puede presentar que según el tipo de terreno, a una presión menor o igual a 300

35

psi no se supere la resistencia del mismo, para lo cual no es necesario seguir inyectando en

ese metro. Así como también se puede presentar, que haya la necesidad de realizar una

segunda o tercera inyección cuando el bulbo no se ha conformado en la primera inyección,

ya que la presión no superó los 100 psi.

Puede presentarse que en el momento de realizar el tensionamiento de un anclaje

éste no asuma la carga requerida o la prueba de carga, por lo tanto se debe re-inyectar el

anclaje, para tal caso se debe tener siempre el cuidado de lavar el tubo por el que es

introducida la tubería de inyección.

Al igual que el llenado se debe, antes de realizar la inyección, haber revisado

cuidadosamente las uniones de mangueras de acoples rápidos y si es posible incluir guayas

antilátigo y dejar registro de los bultos utilizados para la inyección y de la presión por cada

metro inyectado, en el registro en el formato de registro del elemento (anclajes).

Una vez se haya inyectado la longitud del bulbo en caso de anclajes se debe retirar

la tubería de inyección y lavar el tubo PVC por el cual fue introducida la tubería de

inyección.

5.2.6 Tensionamiento de anclajes

Es necesario asegurar que los equipos de trabajo y herramientas se encuentren en

buen estado, como escaleras, plataformas, material eléctrico y sistemas de iluminación

antes de iniciar el trabajo.

Desplazamiento al Sitio de Trabajo, Movilícese al sitio de trabajo teniendo en cuenta la

identificación de peligros y riesgos, realizada anteriormente, además tenga en cuenta los

procedimientos operativos que son los siguientes:

Realizar las conexiones de los equipos (Bomba, Cilindro Hidráulico Y Accesorios)

Realice primero la conexión de los quipos de presión, verifique que los acoples

rápidos de las mangueras se encuentren limpios y realice las conexiones eléctricas una vez

realizadas las conexiones de presión.

5.2.6.1 Montaje del equipo sobre el anclaje o perno.

Antes de realizar el montaje del cilindro hidráulico, coloque todos los elementos

necesarios sobre el anclaje, (platina, pópora, las cuñas sólo se colocarán después de realizar

la prueba del anclaje)

36

Monte el cilindro hidráulico sobre los cables del anclaje o sobre la varilla de los

pernos y coloque todos los accesorios necesarios.

Además colocar correctamente los elementos de fijación de carga del anclaje al

cable, como platinas, póporas y cuñas que mantendrán el cable a la carga indicada por

diseño, revise la conformidad de las cuñas de anclaje, que asumirán la carga de cada cable.

Atienda siempre las instrucciones del operador o ingeniero encargado del tensionamiento, y

asegure el cilindro hidráulico a los cables de forma correcta, con las cuñas diseñadas para

este fin, aplique grafito, esperma o un lubricador al exterior de las mismas para facilitar la

expulsión y el retiro posterior del cilindro, previa revisión de la conformidad de la cuñas

teniendo en cuenta que las estrías no estén gastadas, lo que asegurará el correcto

sostenimiento del cilindro a los cables, dejando una holgura de 3 a 5 cm entre el anclaje y el

cilindro hidráulico teniendo en cuenta el halado del cable y el retorno del cilindro

hidráulico.

5.2.6.2 Prueba del anclaje.

Realice la prueba del anclaje, siguiendo las recomendaciones del diseñador, que

para este proyecto en particular serán anexas al documento, estableciendo una tabla de

medidas esfuerzo vs deformación cada 1000 psi u otra escale según sea la facilidad del

operador, esto hasta llegar a lo exigido por el ingeniero diseñador.

Debe quedar registro de la prueba en el formato para registro de ejecución de

anclajes.

5.2.6.3 Tensionamiento definitivo.

Desmonte el cilindro hidráulico una vez esté descargado, coloque los elementos de

acuñación, vuelva a colocar el cilindro y repita el paso de montaje del equipo sobre el

anclaje.

Realice el tensionamiento del anclaje según la tabla establecida para el cilindro

hidráulico hasta la carga de diseño u otra, según lo haya establecido el Ingeniero Diseñador.

37

Fotografía 26 Tensionamiento

Tenga en cuenta que para que el anclaje quede a la carga específica se debe subir

aproximadamente 50 PSI más considerando la tolerancia de los resortes.

Antes de realizar el tensionamiento verifique que no existan fugas de aceite

hidráulico ya sea del cilindro, o de la bomba.

Al comenzar a bombear aceite manténgase a una distancia prudencial de los cables,

nunca se ubique detrás o frente al cilindro hidráulico en lo posible ubíquese a los lados y

mantenga su distancia.

Para realizar las medidas de elongación del cable, la bomba debe estar parada, debe

confirmarse que no existan fugas ni re-acomodamiento de los cables y esté atento a

cualquier movimiento del cilindro hidráulico.

Realice la medida tomando un punto de referencia a un lado del cable que se le

facilite en el terreno, realice esta actividad lo más rápido posible y manténgase alejado del

cilindro hidráulico, nunca se acerque al mismo de frente o por detrás del cilindro.

Por ningún motivo coloque las manos u otro elemento frente al cilindro o entre el

cilindro y el anclaje, mantenga su distancia.

Una vez realizado el tensionamiento descargue la presión del cilindro suavemente y

de forma escalonada mediante las válvulas de la bomba, no se acerque a los cables ni retire

38

ningún elemento hasta que no se haya descargado por completo la bomba hidráulica y el

manómetro se encuentre en ceros.

Para el retiro del cilindro hidráulico no se debe forzar ningún elemento, procure no

utilizar martillo y cincel para la separación de las cuñas, en caso de ser necesario use

siempre los elementos de protección personal.

En el retiro de los elementos del cable especialmente el cilindro hidráulico tenga en

cuenta las personas que están a su alrededor y no realice movimientos bruscos.

5.2.6.4 Desmontaje del equipo.

Descargue el cilindro hidráulico, y desmonte los accesorios, tenga en cuenta los

riesgos definido anteriormente y sus medidas preventivas.

5.3 Medición y Observación.

Basándose en la información suministrada por la empresa Anclajes y Construcción

S.A., inicialmente se procedió a obtener información de proyectos de edificaciones con

sótano con la implementación de muros con anclajes, que tuvieran similitud en su forma de

ejecución, personal, maquinaria y equipos, de los cuales se seleccionaron 5 de ellos como

puntos de muestreo para observar un comportamiento típico, dicho patrón se determinar el

proceso de análisis del presente trabajo, esta empresa nos suministró un documento

denominado “Certificado de Calidad y Cumplimiento” el cual se anexa al presente trabajo.

Estas edificaciones se desarrollaron en:

Edificio Masoa

Museo del Oro

Edifico Mirador 52

Edificio Chco Oriental II

Archivo del Ministerio de Hacienda y Crédito

En este último se realizó personalmente la ejecución de 250 anclajes aproximadamente,

permitiendo poder reconocer la ejecución, y registro de lecturas de cada anclaje, registrando

la información obtenida en hojas de vida del elemento el cual registra datos generales del

proyecto y específicos para obtener lo establecido en el diseño.

La hoja de vida del elemento presenta el siguiente formato suministrado por la

empresa Anclajes y Construcción S.A.,

39

REGISTRO DE CONSTRUCCIÓN DE ANCLAJES FR-97-01

OBRA:

CONTRATANTE:

PLANOS DE EJECUCIÓN

ANCLAJE No:

PERFORACION

FECHA

PROFUNDIDAD

DIAMETRO

TIPO DE MATERIAL

INCLINACIÓN

Firma Lider Ancos en el

proyecto

Firma Lider de la empresa Contratante

Firma Lider Interventoría

LLENADO E INYECCIÓN

PROFUNDIDAD

LLENADO INYECCION 1 INYECCION 2

FECHA: 12/02/201

3 17/02/2013

M btos btos

psi

BAR

btos

PSI

BAR

Firma Lider Ancos en el proyecto


Firma Lider de Interventoría

TENSIONAMIENTO FECHA:

TENSIONAMIENTO 2

CARGA

CARGA

PRUEBA

TENSIONAMIENTO

PSI TON DEF cm DEF cm

Firma Lider Ancos en el

proyecto


Firma Lider Interventoría

40

Vale aclarar que el formato de hoja de vida solo contempla el proceso de ejecución

desde el día que se realiza la perforación hasta el día que el tensionamiento satisfaga la

carga de servicio solicitada por el diseño, dejando a un lado las actividades previas de

preparación del anclaje, adecuación de equipos para la perforación y el tiempo que éstos

requieran.

El desarrollo del presente formato se desarrollaba en 3 etapas esencialmente, la

primera de ella establece el día de la perforación, en la cual hubo algunas veces que esperar

a proceder nuevamente la perforación y establecer dicha fecha, la segunda etapa consiste en

la inyección y llenado, por ultimo culmina la etapa de tensionamiento, en la cual diversas

veces no se alcanzaba la carga de tensión requerida en diseño, por lo cual se debía proceder

a desarmar y reinyectar hasta que se cumpliesen las especificaciones requeridas, dicho

tensionamiento exitoso establece la fecha de tensionamiento final

En cuanto a las dimensiones de los diferentes anclajes siempre cumplieron con las

especificadas en el diseño, medidas que se pueden verificar en la preparación de los

anclajes, tales como longitud total, longitud del bulbo y diámetros.

5.4 ANÁLISIS

5.4.1 CONDICIONES PRESENTES EN CAMPO Y CONSIDERACIONES DE DISEÑO

Una vez descrito el proceso con el cual se cumple con la ejecución de anclajes, se

hace una descripción de los acontecimientos con mayor relevancia en las consideraciones

que se tuvieron en cuenta y las que se debieron haber tenido presentes obedeciendo a las

condiciones en el sitio de trabajo, obviamente sin intención alguna de ejercer un tipo de

juicio sobre el diseñador, sencillamente revisaremos las circunstancias en la obra, las

circunstancias de campo y los escenarios tenidos en cuenta por el autor del libro que hace

las veces de guía.

En primera instancia cabe resaltar la clara aserción del autor al mencionar que

hablando en generalidades el dimensionamiento del soporte que está sujeto a los empujes

laterales del terreno son llevados a cabo por procedimientos semiempíricos, que llevados a

la práctica han arrojado buenos resultados, no obstante, no se conoce a exactitud tal factor

de tan gran relevancia para el diseño de muros.

Para el proyecto de construcción declarado como base del trabajo se utilizaron dos

de las categorías del procedimiento utilizado para soporte lateral en función de la secuencia

en que se lleva a cabo la excavación y son realizar la perforación de los anclajes con

anterioridad

41

y a medida que se lleva a cabo la excavación, lo anterior con la idea de incrementar el

rendimiento y reducir el tiempo de construcción, por lo que se hará notorio la actividad

tanto en trincheras como en los taludes conformados para proporcionar una masa de suelo

que equilibre el sistema hacia el lado de futura edificación, procurando seguir las

recomendaciones establecidas por el diseñador en documento que se presenta como anexo a

este documento.

Fotografía 27 Talud y edificaciones vecinas

El proyecto de construcción, cuenta con edificaciones adyacentes ya descritas con

anterioridad en este documento, por lo que la exigencia de los procesos resultan de mayor

nivel, en la procura de limitar movimientos para garantizar la estabilidad del proyecto y sus

alrededores. Se ha considerado ejecutar elementos estructurales reducidos del muro

definitivo que se anclan a la masa de suelo para posteriormente continuar con el proceso

normal de excavación hasta llegar a la cota diseñada.

42

Fotografía 28 Elementos estructurales reducidos

Realizado un tipo de presentación, por llamarlo de alguna manera, se prosigue con

la descripción de acontecimientos presenciados durante la ejecución de la obra y se

revisarán consideraciones de diseño, teniendo en cuenta el método de diseño expuesto en

el libro tomado como guía, refiriéndonos al llamado método de Kranz.

5.4.1.1 Consideraciones de diseño

No queriendo pasar por alto que es un método utilizado en Europa para diseñar la

estabilidad de muros anclados, es de principal denotación que el método contempla una

pantalla de un único anclaje y se prolonga a varios niveles; es decir, es como hacerse a la

idea de que se ha diseñado uno de los elementos reducidos de los que se habla en la sección

inmediatamente anterior, y se extiende verticalmente hacia la parte inferior, alcanzando la

cota de zarpa especificada, y puestos dichos pequeños muros consecutivamente hacia los

lados hasta cubrir la totalidad del muro definitivo.

5.4.1.1.1 Principio del análisis para el método.

El método analiza una rotura producida a lo largo del plano de deslizamiento, para

lo que se tiene en cuenta el equilibrio de la cuña de masa de suelo que hace contacto

directamente con el muro, y en el extremo contrario se delimita por la línea de falla, que

será recta desde el punto de apoyo del muro hasta el llamado centro de transmisión de

tensiones, que corresponde al centro del bulbo del anclaje, que a su vez, será el inicio de

una pantalla ficticia proyectada hacia la superficie posterior, con la finalidad de delimitar

la cuña; no obstante se asume que en esta pantalla ficticia se ejerce un empuje activo, que

por minúsculo que sea afectará de alguna manera el equilibrio buscado, y será tenido en

43

cuenta en la sumatoria de fuerzas para dar cumplimiento a la primera ley establecida por

Newton.

Imagen 15 Diagrama de fuerzas

No es la idea presentar crítica al método, porque no hace parte de la problemática

expuesta.

5.4.1.1.2 Homogeneidad.

Pretendiendo tomar como ejemplo uno de los muros, esperando realizar una somera

revisión de lo considerado en primera instancia por el método, el muro uno se posiciona

como apropiado por ser el de mayor longitud horizontalmente hablando, consiguiendo

distribuir treinta (30) anclajes en sí mismo, lo que nos lleva a pensar en la posibilidad de

que el primer anclaje tenga un comportamiento similar, si es que no es el mismo, al del

último anclaje del mismo muro que se ubica a una longitud aproximada de cincuenta y seis

(56m) metros, según lo especificado en el diseño otorgado, ya que, por lo menos los

cuerpos y demás características de los anclajes son idénticas. En el desarrollo del trabajo se

expondrá lo acontecido en este muro y sus respectivos tensionamientos de anclajes.

Problemática. No se puede garantizar que el terreno tenga el mismo

comportamiento en la totalidad del desarrollo de la longitud y la profundidad del

muro.

44

Afectación. Dentro del análisis para el diseño de los anclajes contra lo presente en

campo tendrá influencia en la fricción generada para obtener la carga deseada y en

el cálculo de la cuña de suelo para la determinación de la carga de diseño.

Solución. La mejor alternativa es esperar al comportamiento del terreno y

responder a las solicitudes.

5.4.1.1.3 Factores de influencia en el cálculo

El proceso de determinación de una fuerza A para lograr el equilibrio de la cuña de

masa de suelo soportada por el muro es claro y muy viable partiendo de otros datos

conocidos del terreno a intervenir, lo que resulta como un verdadero reto es conseguir que

en el momento del tensionamiento del elemento de atirantamiento cumpla con los

resultados esperados, que se deducen con base a diferente factores que serán expuestos en

la siguiente sección del documento y con revisión de la Imagen 15.

G= Peso de la cuña de la masa de suelo sobre la superficie de rotura interna.

Eah= Empuje activo (sin presión de agua) actuando sobre el muro desde el nivel

superior hasta el punto de apoyo del mismo.

E1h= Empuje activo sobre la pantalla ficticia.

ϕ= Ángulo de rozamiento interno del suelo.

Θ=Ángulo de inclinación de la superficie de rotura.

α= Ángulo de inclinación del anclaje con la horizontal.

En la sumatoria de fuerzas en el polígono resultante se deduce que:

𝐸𝑟ℎ = [𝐺 − (𝐸𝑎ℎ − 𝐸1ℎ) tan 𝛿] tan(𝜙 − Θ)

𝐴ℎ+ = 𝑓𝐴. (𝐸𝑎ℎ − 𝐸1ℎ + 𝐸𝑟ℎ)

5.4.1.1.4 Precisión en estudio de suelos.

Se empieza a predecir un comportamiento del terreno con algunas de sus

características, que dentro de las mencionadas inicialmente se encuentra el ángulo de

45

fricción interna del suelo, denotado para este documento con la letra ϕ, que por sencillo

razonamiento se espera que sea en la zona donde actuará el elemento para anclaje, y para

ser objetivos en el momento de contemplar este tipo de situaciones, muy pocos, si es que

ningún, ingeniero especialista en suelos asumirá la tarea de estudiar el terreno del entorno

del proyecto, y mucho menos a una distancia aproximada de veintidós metros de su límite,

ya que la experiencia dicta que los sondeos de estudios son al interior del predio donde se

proyecta la edificación, y en el caso particular de anclajes, se es necesario acostumbrarse a

trabajar con la expectativa de lo que el suelo nos pueda ofrecer, por lo que en el proceso

constructivo se contempla la idea de realizar dos o tres inyecciones de lechada, según los

resultados arrojados

En la prueba de carga. Al realizar el estudio de esta manera, siendo una generalidad

ya asimilada, se manifiesta como obligado, sea por practicidad, manejo de información,

economía entre otros, asumir una característica de homogeneidad, y es incluso una

consideración tomada por el autor para el método de diseño en mención.2

Inconvenientes. Se termina por desconocer las características del terreno en el sitio

donde se solicita la fricción.

A continuación el autor realiza comparaciones entre propuestas de envolventes

aparentes de presiones, y esfuerzos en función de la característica del terreno, declarándose

todas como válidas y dejando la elección a criterio del diseñador.

5.4.1.1.5 Teoría de la viga apoyada en zona elástica

Por otra parte, aparece una propuesta basada en la teoría general de la viga que se

apoya en un medio elástico, suponiendo que la reacción del medio es proporcional al

desplazamiento que sufre el suelo en la consideración de un punto. Lo que se pretende es

determinar la fuerza del anclaje de tal manera que la deformación en ningún momento

salga del dominio elástico.

Como lo demarca la teoría elástica habrá un esfuerzo normal que corresponde a la

reacción en el punto determinado y es directamente proporcional al producto de un módulo

y el desplazamiento de la viga en el mismo punto analizado.

𝝈 = −𝒌 ∗ 𝒚

2 UCAR NAVARRO, ROBERTO (2004). “Manual de anclajes en Ingeniería Civil”. Madrid, España. Capítulo 8, MUROS ATIRANTADOS. Página 446.

46

Entendiendo que K será el conocido como el coeficiente de reacción del suelo o el

llamado módulo de balasto o fundación, cuyas dimensiones finalizan estando determinadas

por la relación entre la fuerza y el volumen. Con el transcurso del tiempo se han dado

valores aproximados de K obedeciendo al tipo de terreno en donde se pretenda intervenir.

Tabla 2 Coeficiente de reacción del suelo

Principal inconveniente. En realidad, revisando la situación en sitio de obra, no

es difícil pensar que el terreno en donde se apoyará una viga, asumiendo que se

tendrá en cuenta la teoría descrita anteriormente, no se presenta con la condición

de elasticidad dentro de sus propiedades y, añadiendo la posición del autor del

libro al respecto de la teoría elástica como una simple aproximación de los

fenómenos que verdaderamente ocurren en el entorno de la masa del suelo, y

encuentra un obstáculo en la determinación precisa del módulo de balasto3. Por lo

que no haremos gran inferencia en esta teoría de la viga continua apoyada sobre un

medio elástico; por lo menos, no para esta obra en el centro de Bogotá.


47

En el método descrito también se ve como obligación asumir homogeneidad del

terreno, o contemplar la idea de realizar la determinación de 30 cargas (P) para un nivel de

anclajes en el caso del muro uno, y una cifra cercana a los trescientos para el proyecto en

general, lo que resulta poco concebible.

Procurando resumir gráficamente el principio de la teoría para una pantalla

indefinida cargada con una fuerza (P) que actúa contra el terreno, se obtiene:

Imagen 16 Comportamiento de una pantalla

5.4.1.1.6 Ejemplo del desarrollo del método

Para realizar un seguimiento al proceso analítico de Kranz y con la idea de aplicar

conceptos teórico en el diseño de tirantes.

La práctica permitirá extraer con mayor claridad las principales consideraciones de

diseño en el diseño de muros. Y en el caso específico del ejemplo de aplicación del libro se

pretende calcular una pantalla de contención con tres niveles de anclajes con una

48

excavación de 12.5 m de profundidad, la que fue construida en Berlín y se realizaron tan

solo ligeras modificaciones en los detalles de la solución4.

Se partirá del conocimiento de las características del terreno que corresponde a un

medio homogéneo de arena media a gruesa y además:

ϕ= Ángulo de fricción interna = 32.5°

γ= Peso unitario= 1.9 kN/m3

δ= Ángulo de rozamiento del terreno con el muro = (2/3) Φ=21.7°

Ka= Coeficiente activo de presión de tierras. = ¼

Kp= coeficiente pasivo de presión de tierras= 7.1

q= sobrecarga = 10kN/m2

H= Altura del muro= 12.5 m

6.5.1.1.7 Sobrecarga.

Dentro de los datos de inicio se encuentra uno que resulta condicional, obedeciendo

a la localización del muro en el proyecto, refiriéndose al factor de sobrecarga se hace

notorio que las condiciones no son iguales en todos los frentes de trabajo, y antes de

continuar se hará una descripción de lo evidenciado en la obra, pues tiene influencia en el

polígono de fuerza en el análisis inicial y en el cálculo de empuje tanto activo como pasivo.


49

𝐸 =𝐾𝑝

2𝛾 ∗ ℎ2 − {

𝐾𝑎[𝑞 + 𝛾 ∗ 𝐻] + [𝑞 + 𝛾(𝐻 + ℎ)𝐾𝑎]

2} ∗ ℎ

Imagen 17 Zonas de afectación de carga

Inconveniente. Para la obra que tomamos como base se presentan distintas

condiciones de sobrecarga, no queriendo irnos al extremo detalle se han divido en

dos clasificaciones, las viales y las menos menor inferencia, rosado y azules,

respectivamente. No resulta prudente considerar las mismas condiciones para una

50

sobrecarga como el tránsito de la carrera sexta (muro uno, de tres filas de

anclajes), y el patio de una casa cural o lote baldío (muro cuatro y cinco, con dos

niveles).

Fotografía 29 zonas de afectación viales y edificaciones menores

Acción a tomar. Es preciso optar por modificar inclinación, longitud y cantidad

en las zonas donde se manifieste como necesario.

Prosiguiendo con el desarrollo del ejemplo planteado, el paso a seguir es calcular

los esfuerzos que directamente afectarán al muro.

Se sabe que el esfuerzo será:

𝜎ℎ = 𝑞. 𝑘𝑎 + 𝛾. 𝐻. 𝑘𝑎

Para determinarlo en la base de la excavación igualaremos la profundidad H a los

12.5 metros correspondientes, lo que nos arroja un resultado de 61.9 kN/m2.

El empuje total será

𝐸𝑎ℎ = [(𝑞

𝐻) +

𝛾

2] . 𝐾𝑎. ℎ2

Lo que para el ejemplo resulta

𝐸𝑎ℎ = [(10

12.5) +

19

2] .

1

4. 12.52 = 402.3 𝑘𝑁/𝑚

51

Y si se quisiera definir una presión horizontal promedio para una distribución

rectangular a lo largo del muro, una de las maneras de hacerlo es hallar la relación entre el

empuje y la profundidad del muro, es decir

𝐸𝑎ℎ

ℎ= 32.2 𝑘𝑁

𝑚2⁄

Imagen 18 Diagrama de empujes

Lo anterior es, obviamente, asumiendo que el peso unitario del material encontrado

es el mismo en todo el desarrollo de la pantalla y no hay diferencia estratigráfica en el

mismo.

Teniendo en mente que mediante una igualación de momentos en cada nivel de

anclaje y sabiendo que debe ser nulo el valor del mismo se arrojan los siguientes

resultados.

52

𝐴1ℎ =129𝑘𝑁

𝑚 𝑝𝑜𝑟 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑𝑑𝑒 𝑚𝑢𝑟𝑜

𝐴2ℎ =120,3𝑘𝑁


𝐴3ℎ =104.9𝑘𝑁


Al considerar la condición de equilibrio se obtendrá el valor de la fuerza del empuje

pasivo del suelo sobre la pantalla, procurando determinar la profundidad de hinca necesaria

para que esta fuerza garantice la igualdad de fuerzas en diferentes sentidos actuantes sobre

el muro.

En el centro de Bogotá, la experiencia dicta, es normal esperar altas tomas en el

llenado inicial de los anclajes y/o presiones relativamente bajas en la inyección de bulbo,

situación que se presta para entregar a la expectativa en el momento de la prueba de carga,

pues por lo general se hace necesaria una reinyección, y en algunas ocasiones, como se

presentó en el proyecto como referencia, se solicita realizar el proceso de inyección de

bulbo hasta cuatro veces.

Fotografía 30 Inyección del bulbo

53

Fotografía 31 Evidencia de lechada por bulbo en mal estado

5.4.1.1.8 Resurgencia

Afectación. La resurgencia de la lechada es un claro indicio de que el bulbo no se

está conformando como se espera, como una vez se mencionó en este mismo documento,

el reto es lograr que el anclaje alcance la carga de diseño. Pero con una manifestación de

pérdida de lechada a considerables distancias y/o con altos consumos en el llenado inicial

se asume que el suelo no coincide con las características consideradas en el diseño.

Recomendación. Una vez se manifieste la resurgencia la mejor opción es permitir

el sello de los vacíos para una próxima inyección o asumir el riesgo de realizar la prueba de

carga al anclaje, se deja a consideración del ingeniero encargado.

𝐴1ℎ + 𝐴2ℎ + 𝐴3ℎ + 𝐸 = 𝜎ℎ 𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 ∗ 𝐻

Obteniendo que E= 48.3 kN/m

54

Imagen 19 Empuje esperado

Se deduce que si E es aportada por el empuje pasivo, entonces

𝐸 =𝐾𝑝

2𝛾 ∗ ℎ2 − {

𝐾𝑎[𝑞 + 𝛾 ∗ 𝐻] + [𝑞 + 𝛾(𝐻 + ℎ)𝐾𝑎]

2} ∗ ℎ

Por lo que, una vez resuelta la ecuación, se adopta una profundidad de hinca de 2

metros.

Existiendo otra forma de determinar aproximadamente la fuerza del anclaje, y es

considerando el muro como una viga continua

55

Imagen 20 Determinación de fuerza del anclaje

Dejando los anclajes como puntos de apoyo de una viga y considerando la ecuación

de los tres momentos se determinan las fuerzas horizontales necesarias para mantener el

equilibrio.

5.4.1.1.9 Posicionamiento.

Afectación. No queriendo perder el hilo del ejemplo estudiado, es el momento de

revisar otro factor que resulta relevante para el cálculo de los anclajes, refiriéndose al

posicionamiento de los mismos. En la obra tomada como base para el documento se

presentó que en el muro dos ubicado en la zona sur del proyecto el anclaje 2A10 no pudo

ser ejecutado en el punto donde fue marcado por la topografía del cliente debido a que en

su proyección coincidía con una red de agua residual, y en procura de no alterar con la

integridad de la misma se desplazó el punto del tirante 40 cm hacia abajo, obviamente nada

sin consentimiento del cliente que a su vez recibió el aval de la interventoría y bajo consulta

al especialista, el ingeniero Alfonso Uribe. Documento de soporte se encuentra anexo al

trabajo.

Recomendación. En el caso de la modificación de posicionamiento del elemento, lo

mejor es consultar con el diseñador para no afectar el cálculo y la estabilidad, por otra parte

también se modificará el diseño estructural del muro, lo que se deberá analizar con el

especialista en el área.

Como ya se vio es una consideración de diseño el posicionamiento de los anclajes,

teniendo en cuenta que se basa en la igualación de momentos, que no resulta ser algo

56

diferente al producto de una fuerza puntual y una distancia definida perpendicular, como lo

es la separación vertical entre los anclajes, que si se llegase a modificar significativamente

puede alterar el equilibrio estático de la pantalla.

Fotografía 32 Alteraciones en pantallas

Factor que se puede ver alterado también por el método de perforación y excavación

utilizado para este proyecto particularmente; recordando que se decide perforar sobre talud

o cuña de suelo que contrarresta el empuje detrás de la pantalla, y teniendo en cuenta que

los equipos de perforación son de rotación y percusión se dirigirán en dirección del terreno

que les ofrezca menos resistencia, por lo que llegar a la proyección del punto en el muro

resulta bastante complicado.

Fotografía 33 Método de excavación e importancia.

57

Se evidencia al ser minucioso las diferentes separaciones y elevaciones de los

anclajes ya tensionados hasta ese momento en el muro uno, y se aprecia el método de

excavación de trincheras y perforación sobre talud y trincheras.

Revisando el polígono de fuerzas planteado por el método desde el principio se entiende

que una vez definida la fuerza que deba ejercer cada tirante, se determinará el empuje

horizontal activo para cada pantalla ficticia propuesta en cada anclaje.

Teniendo en cuenta que la nueva profundidad será la misma de la pantalla ficticia.

𝐸(𝐴) = 𝑘𝑎 ∗ 𝑞 ∗ 𝑧 +1

2𝑘𝑎 ∗ 𝛾 ∗ 𝑧2

Entonces sabemos que para cada nivel

𝐸1ℎ(𝐴1) = 105 𝑘𝑁/𝑚; 𝐺(𝐴1) = 2060 𝑘𝑁/𝑚

𝐸1ℎ(𝐴2) = 263 𝑘𝑁/𝑚; 𝐺(𝐴2) = 2000 𝑘𝑁/𝑚

𝐸1ℎ(𝐴3) = 387𝑘𝑁/𝑚, 𝐺(𝐴3) = 1900 𝑘𝑁/𝑚

58

Fotografía 34 Problemas de obra por el método de diseño

5.4.1.1.10 Peso cuña masa de suelo

Afectación. Evidente es que el factor de Peso de la cuña de suelo resulta un vector

relevante en la propuesta inicial del método de diseño, haciendo referencia al polígono de

fuerzas, y entendiendo que resulta complejo el diseño de cada franja vertical de anclajes en

el proyecto, pero en este caso particular, basta un recorrido para identificar que no se

solicita una considerable carga en un anclaje para mantener el equilibrio. Es notorio que se

hará perforación en un terreno altamente orgánico, o eso se asume en la distinción del color

oscuro como característica. Se puede tener en cuenta la pendiente del terreno natural, tanto

así que se llega a la conclusión de omitir un par de anclajes en el muro siete.

Recomendación. En el caso expuesto lo mejor es evaluar la necesidad de un tirante

en la zona directamente afectada, pues existen casos en los que se puede llegar a la

anulación misma del elemento, o de lo contrario hasta incrementar su longitud.

59

La intención es obtener los datos necesarios para hallar fuerza máxima de anclaje en

cada nivel y es:

Considerando la profundidad de hinca.

𝐸𝑎ℎ = 536𝑘𝑁/𝑚

Nivel 1

𝐸𝑟ℎ(𝐴1) = [𝐺 − (𝐸𝑎ℎ − 𝐸1ℎ) tan 𝛿] tan(𝜙 − Θ)

𝐺(𝐴1) = 2060 𝑘𝑁/𝑚

𝐸𝑎ℎ = 536𝑘𝑁/𝑚 𝐸1ℎ(𝐴1) = 105 𝑘𝑁/𝑚(Empuje sobre pantalla ficticia)

Con los datos de entrada se prosigue a reemplazar valores y se obtiene

𝐸𝑟ℎ(𝐴1) = [2060 − (536 − 105)0.4] ∗ (−0.33) = −245 𝑘𝑁/𝑚

Se tiene en cuenta que la inclinación del anclaje será 𝛼 = 25°, resultaría que

𝑓𝐴 =1

1 + tan 𝛼 ∗ tan(𝜑 − 𝜃)=

1

1 + tan 25 ∗ tan(32.5 − 39.9)= 1.06

Con lo que se halla la fuerza máxima

𝐴ℎ+ = 𝑓𝐴. (𝐸𝑎ℎ − 𝐸1ℎ + 𝐸𝑟ℎ) = 1.06. (536 − 105 − 245) = 200𝑘𝑁/𝑚

Por lo que el coeficiente de seguridad

𝜂1 =𝐴1ℎ

+

𝐴1ℎ=

200 𝑘𝑁/𝑚

118,2 𝑘𝑁/𝑚= 1.69

Repitiendo el proceso para cada nivel de anclajes se obtiene

𝜂2 =𝐴2ℎ

+

𝐴2ℎ= 1.67

𝜂3 =𝐴3ℎ

+

𝐴3ℎ= 1.61

60

Para este tipo de elementos debe cumplirse que 𝜂 ≥ 1.5 por lo que no se presenta

problema con ninguno de los tres niveles.

Imagen 21 Diagrama de anclaje

Una vez definidas las cargas se procede a dimensionar, para lo que se tiene en

cuenta que

𝛼 = 𝑖𝑛𝑐𝑙𝑖𝑛𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑐𝑙𝑎𝑗𝑒

𝜑 = á𝑛𝑔𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑓𝑟𝑖𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑎

𝑂𝐵̅̅ ̅̅ = 𝑐𝑜𝑡𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑛𝑐𝑙𝑎𝑗𝑒 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑜 𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑡𝑖𝑟 𝑑𝑒𝑙 𝑛𝑖𝑣𝑒𝑙 𝑎𝑛𝑐𝑙𝑎𝑑𝑜

𝐶𝐷̅̅ ̅̅ = Longitud mínima que garantice que la zona de anclaje se encuentre en masa de suelo

estable, es decir detrás de la superficie de deslizamiento generada por presión activa del

terreno. 15% a 20% de la altura total de excavación.

𝐷𝐸̅̅ ̅̅ =Distancia correspondiente a la mitad de la longitud de zona de anclaje.

𝛼 = −25°

𝜑 = 32.5°

61

𝐵𝐶̅̅ ̅̅ = 𝑂𝐵̅̅ ̅̅𝑐𝑜𝑠(45° + 𝜑 2⁄ )

𝑠𝑖𝑛(45° + 𝜃 2⁄ − 𝛼)= 13

𝑐𝑜𝑠(61.25°)

𝑠𝑖𝑛(61.25° + 25°)

= 6.26 𝑚

Para continuar con el proceso de dimensionamiento se definirá la totalidad de la

distancia conocida como la zona libre.

Y de acuerdo a lo descrito con anterioridad se conoce que

𝐶𝐷̅̅ ̅̅ = (15% − 20%)𝑑𝑒 𝐻 = 14.5 ∗ 0.19 = 2.75𝑚

Siendo la zona libre una totalidad de nueve (9) metros.

Ahora siendo de vital importancia se calcula la longitud del bulbo, para lo que se

tiene en cuenta una resistencia lateral mínima límite en el contacto suelo-lechada , que

resulta una propiedad del suelo en el que se solicite el trabajo.

𝐷𝐹̅̅ ̅̅ =(𝐴1 ∗ 𝑆) ∗ 𝜂

𝜋 ∗ 𝜙 ∗ 𝜏

𝑆 = 𝑠𝑒𝑝𝑎𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑐𝑙𝑎𝑗𝑒𝑠 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑒𝑐𝑢𝑡𝑖𝑣𝑜𝑠

𝜂 = 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑟𝑖𝑑𝑎𝑑

𝜙 = 𝐷𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑦𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛

𝐴1 = 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑛𝑐𝑙𝑎𝑗𝑒

𝜏 = 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝐿í𝑚𝑖𝑡𝑒

Se procede a calcular la carga del anclaje, ya que hasta ahora se tiene la fuerza de

proyección horizontal.

𝐴1 =𝐴1ℎ

cos 𝛼=

118.2

cos 25= 130.4 𝑘𝑁/𝑚

Entonces

𝐷𝐹̅̅ ̅̅ =(𝐴1 ∗ 𝑆) ∗ 𝜂

𝜋 ∗ 𝜙 ∗ 𝜏=

13.4𝑡𝑜𝑛𝑚 ∗ 2𝑚 ∗ 1.5

𝜋 ∗ 0.285 ∗ 12𝑡𝑜𝑛/𝑚= 4𝑚

Para el caso del proyecto que tomamos como referencia se ha otorgado por parte de

Espinosa Y Restrepo S.A ciertos condicionamientos en el dimensionamiento de los anclajes

62

en documento que será anexo al presente trabajo, y de los que se recalcan como de mayor

importancia los siguientes:

El factor de seguridad es de 1.5 a 1.7.

La zona de bulbo actuará detrás del plano teórico de falla.

Se menciona una longitud libre mínima detrás de la superficie de falla que

corresponde al 15% de la totalidad de la totalidad de la excavación.

Se considera por control de tensionamiento dejar una zona libre mínima de cinco

metros de longitud.

Tabla 3 Condiciones de dimensionamiento

Y es que resulta particular tratar el tema de la longitud, pues para este proyecto

especial se presentaron situaciones que se describirán y se manifestará una conexión entre

pauta de construcción y las consideraciones de diseño.

5.4.1.1.11 Longitud de bulbo y resistencia lateral.

Una vez mencionado lo anterior se considera importante realizar un análisis que nos

dará una idea de las condiciones en las que se trabaja. Mientras que el autor del texto guía

toma como dato de resistencia lateral un valor de 120 kN/m2, asumiendo el mismo valor y

con un F.S de1.7, para lo ejecutado en obra se solicitaría una longitud de bulbo de 13.5 m.

63

Los muros cuatro, cinco y siete en su diseño se presentan como pantallas de dos

filas de anclajes, y como se identifica en el cuadro inmediatamente anterior, sus longitudes

corresponden a 8.5 metros y 7 metros, sin embargo en el momento de su ejecución la

perforación no se evidencia como problema, caso muy contrario el de su llenado inicial,

pues sin ningún tipo de presión en el flujo de mezcla, ésta presenta resurgencia por todas

las perforaciones del muro cuatro y cinco, y es que para entrar a analizar un poco más a

fondo se puede comprender porqué de lo presentado.

Fotografía 35 Anclajes que no soportaron carga de diseño

El intento de realizar el llenado se realizó en varias ocasiones, y es que teniendo en

la consideración de diseño de los anclajes en busca de una fricción, resulta imposible en el

evento de que éstos se crucen. No obstante, en cuanto se vio que existía la posibilidad de

realizar intento de tensionamiento se procedió con éste, no siendo nada satisfactorio los

resultados arrojados, pues no alcanzaron a asumir una carga superior a cuatro (4) toneladas,

por lo que se procede a una reinyección como dicta el proceso normal descrito con

anterioridad.

64

Imagen 22 Zonas de afectación por perforación en inyección

5.4.1.1.12 localización de anclajes entre sí.

Afectación. Como se mencionaba con anterioridad resulta imposible obtener

fricción para que los anclajes asuman una carga axial, por lo menos en las zonas señaladas

en la Imagen, si se logra generar un bulbo con éxito, lo seguro es que ocurrió es que en la

perforación de algún anclaje adyacente, éste se destruirá, ya sea con carga de aire o la

presión ejercida por el equipo.

Al presentarse este tipo de situaciones, por no perjudicar el ritmo normal del

proyecto, se relacionan, en este caso se envía oficio y se solicita reunión para revisión de lo

sucedido con especialista. A lo que se presentó respuesta positiva, y en las próximas tres

semanas se recibió visitas de especialista en suelos, por mencionarlos, Luis Fernando

Orozco, Alfonso Uribe y Carlos Restrepo. La preocupación era tal por el tiempo al que se

había prolongado el tensionamiento de los anclajes y proseguir con la excavación,

evidentemente la programación ya se muestra con retraso, y teniendo en cuenta que no era

65

el único inconveniente presentado con los anclajes, empiezan a ser catalogados como el

frente oscuro de la obra.

Fotografía 36 Frente para evaluación

Recomendación. En este tipo de circunstancias lo más prudente resulta buscar otra

opción de estabilización que no sea someter los elementos a fricción para ejercer una carga

axial, quizá existan los que se puedan anular y arriostrar en los vértices de muros con una

viga.

Aunque el documento en el que se comunican las conclusiones obtenidas para este

particular caso se anexa al presente trabajo, se refieren las soluciones planteadas y tomadas

para pronta ejecución.

De las primeras observaciones que se hicieron con el ingeniero Luis Fernando

Orozco es que es que no se debe exagerar en las dimensiones de las trincheras a excavar,

por otra parte la fundida de submuración se debe ejecutar lo más pronto posible, una vez se

haya perdido el volumen de suelo debido a la inestabilidad del terreno y además, en aquel

entonces se coincidía con temporadas de lluvias, por lo que se hacía necesaria la

protección, por lo menos, de la superficial.

66

Fotografía 37 Muro no monolítico

5.4.1.1.13 Rigidez del muro

Afectación. En procura de aprovechar la Imagen, se trae a colación que una de las

consideraciones básicas en el momento de diseñar es que se toma cada muro como franja

unitaria, incluso existe la opción de tomarlo como una viga continua para hallar el valor de

las fuerzas ejercidas por los anclajes para mantener el equilibrio estático5; el muro debería

comportarse como un elemento monolítico, sin embargo, en la Imagen es posible

evidenciar el espacio que se reserva para fundir la viga perimetral de placa que aportará el

arriostramiento junto con el resto de la estructura de la edificación.

Recomendación. Lo que se analiza es que al no ser un elemento continuo pierde

propiedad de rigidez, lo que genera que la carga del anclaje no sea suficiente para evitar

que tenga desplazamientos, lo que genera la necesidad de apresurar, en lo posible, la

construcción de la estructura.


67

Por otra parte al hacer una somera revisión visual del suelo a tratar entre los muros

cuatro, cinco y siete, donde se presenta el problema de imposibilidad de llenado e

incapacidad de carga ya descrito con anterioridad, se concluye que evidentemente el bulbo

de los anclajes

de la primera fila del muro cinco se posicionaba en un terreno orgánico, lo que no

ofrece la resistencia a la fricción solicitada para la atribución de una carga axial a los

anclajes, por lo que se decide omitir los anclajes de los extremos del muro y aumentar

tanto la longitud del anclaje hasta los quince (15) metro, de los cuales, la mitad actuará

como bulbo, y su inclinación aumentará de los 15° hasta lograr los 30° respecto a la

horizontal, esperando con ésto los anclajes alcancen a asumir algo de carga axial. No

obstante, se presenta el cruce de los anclajes de los muros cuatro y siete, a lo que se

manifiesta como solución omitir el elemento de anclaje tradicional, y convertirlos en

largueros con tensionamiento paulatino en ambos muros y a la misma carga, lo que resulta

un reto en su ejecución.

Fotografía 38 Cruce de anclajes entre muros

Resulta muy complicado encontrar el porqué de ejecutar un anclaje donde se es

necesario realizar un relleno para complementar la cuña a sostener por éste, es tratar de

hacerse a la idea de perforar en el aire, que por simple definición, pierde el concepto de

perforación.

Ahora se presenta como inconveniente el retiro de los anclajes que ya se habían

perforados y se le había suministrado mezcla para procurar formar el bulbo, con la idea de

que fueran reemplazados los anclajes más largos y con más inclinación. Por experiencia se

proyectos anteriores, en caso de que se haya formado algo de bulbo no se podrán extraer

fácilmente con una retroexcavadora. Una vez hallada la manera de extraer del terreno el

68

cuerpo de los anclajes, se procederá a la ubicación y nuevo posicionamiento del equipo

para iniciar con la perforación que permitirá el ingreso de los torones que conformarán los

anclajes que aportarán la fuerza necesaria para mantener el equilibrio de la pantalla, por lo

menos, mientras se arriostra con el restante de la estructura del edificio.

Imagen 23 Utilización de largueros

5.4.1.1.14 Largueros como opción de carga.

Recomendación. Considerando la similitud de características de condiciones y

posicionamiento entre los muros cuatro, cinco y siete, con la morfología resuelta entre los

muros seis, ocho y nueve, se ha decidido adoptar la misma solución descrita con

anterioridad, aumento de la longitud de anclajes en la primera y segunda fila de anclajes

hasta alcanzar los 13 metros y 9 metros de longitud respectivamente; mientras que los

muros seis y nueve serán equilibrados temporalmente mediante largueros tensionados al

mismo tiempo por ambos extremos.

69

5.4.1.1.15 Disminución de carga.

Afectación. Y es que al parecer la respuesta del suelo en obra de gran superficie no

siempre es la esperada en todos los sectores de la misma, y es cuando se entra a evaluar el

procedimiento realizado. Una vez verificado que la ejecución del elemento no se

manifiesta como el problema, se entiende que se hace necesario entrar a modificar la carga

del anclaje, y sucederá cuando se haya repetido varias veces el proceso de inyección.

Para citar un ejemplo con precisión, se dirige la mirada hacia otra obra con el

mismo sistema de excavación y contención en el centro de Bogotá, más precisamente en la

carrera 13ª con calle 28, en donde hubo un sector en el proyecto donde no fue posible

alcanzar la carga de diseño de los anclajes, la que inicialmente correspondía a 40 toneladas,

puesto que después de cuatro inyecciones, la carga nunca superó las 23 toneladas. Como el

hecho de practicar una reinyección solicita un tiempo, en días, considerable para permitir el

fraguado de la mezcla, y teniendo en cuenta que el tiempo resulta valioso para la

programación de la ejecución de estructura, se sostuvo reuniones con el ingeniero Luis

Fernando Orozco, y se llegó a la conclusión que las propiedades del terreno no eran las

indicadas para alcanzar tal fuerza necesaria en un solo anclaje, por lo que se toma la

decisión de realizar dos anclajes con carga de 22 toneladas cada uno, así dividiendo la

separación horizontal entre anclajes a la mitad.

Recomendación. Si en definitiva el suelo no tiene la capacidad de generar una

fricción, la mejor opción es que la carga de servicio sea la asimilada por el tendón y hacer

otro anclaje con la misma fuerza en la mitad de la separación horizontal.

70

Fotografía 39 Anclajes que no alcanzan la carga de diseño

Fotografía 40 Panorama de anclajes

5.4.1.1.16 Prontitud en el arriostramiento.

Recomendación. Retomando al proyecto base, el “edificio Archivo Ministerio de

Hacienda y Crédito” con las terribles pérdidas de tiempo se contempla la posibilidad de

anular alguna cantidad de anclajes mientras se inicia con la construcción de la estructura y

71

se proyecta para arriostrar los niveles inferiores en parte de los muros uno, dos, cinco y

seis, y dando avance a las perforaciones en los muros restantes del proyecto.

Fotografía 41 Zonas pendientes por estabilizar

72

El proyecto sigue su desarrollo en la parte estructural, una vez se logra superar los

inconvenientes presentados al principio, pues mientras la construcción de la estructura

cubre toda la superficie, los esfuerzos en las zonas que aún están pendientes por

estabilización, como los es el muro diez, costado occidental del muro siete y terminación de

largueros entre muros seis y nueve.

Fotografía 42 Perforación y panorama de avance

Innegable es el hecho de que este tipo de obras, por ahora, requieren tiempo; no

obstante, es la manera en la que se trabaja obedeciendo a la respuesta del suelo, lo que

resulta ser impredecible, pero es la mejor manera de conseguir un mayor nivel de

seguridad. La idea final es destensionar los anclajes una vez se garantice la rigidez del muro

con el arriostramiento con la estructura.

73

Fotografía 43 Remoción de pelos

Con los cambios realizados al diseño original del proyecto, es posible resumir las

cantidades ejecutadas mediante la siguiente tabla:

74

Tabla 4 Cantidades ejecutadas.

Y con la finalidad de ser más explícitos en lo ejecutado, mediante las siguientes se

expone la cantidad de anclajes ejecutados con caracterización.

MURO FILALONGITUD

ELEMENTO

CANTIDAD

ELEMENTO

S

LONGITUD

TOTAL

A 25.2 30 756

B 13 28 364

C 10 6 60

A 25.2 10 252

13 10 130

10 3 30

C 10 4 40

8.5 4 34

13 2 26

A LARGUERO 7

B LARGUERO 7

8.5 1 8.5

13 6 78

A 25.2 10 252

8.5 3 25.5

13 19 247

LARGUERO 5

9 4 36

LARGUERO 4

LARGUERO 7

13 12 156

LARGUERO 7

9 14 126

13 9 117

8.5 1 8.5

B 9 10 90

A LARGUERO 5

B LARGUERO 6

10 A 13 10 130

B 9 10 90

ANCLAJES EJECUTADOS EN OBRA

9

6B

C

A

1

2

8

3

4

5

7

B

A

A

A

B

75

Tabla 5 Anclajes retirados

Tabla 6 Largueros utilizados.

Tabla 7 Relación de anclajes

Una clara manera de revisar las fuertes modificaciones que puede sufrir un proyecto

es mediante el siguiente gráfico, en donde se relaciona en manera porcentual las diferentes

caracterizaciones de los elementos ejecutados para la finalidad de contención de masas en

muros atirantados.

5 A 8.5 6 51

4 A 8.5 7 59.5

7 A 8.5 2 17

6 B 8.5 6 51

21 178.5

ANCLAJES RETIRADOS

MUROS FILALONGITUD

APROX.CANT.

TOTAL

LONG.

A 19 7 133

B 19 7 133

A 19 5 95

B 19 6 114

25 475

4---7

6---9

LARGUEROS EN OBRA

3056.5

178.5

475

3710

ANCLAJES RETIRADOS

LARGUEROS

RELACIÓN DE ANCLAJES

ANCLAJES NORMALES *

76

Gráfica 1 Relación de anclajes

Significativamente en un proyecto en donde se diseña la totalidad de los elementos

convencionales y que al terminar es notorio que más del 10% se vio modificado, lleva a

pensar que algo sucedió en las consideraciones que fueron tomadas en el diseño, o quizá, y

también es válido asumir una mala ejecución de las actividades contratadas, quedando claro

que este tipo de situaciones afectan directamente la cantidad de recursos a utilizar y la

programación de la obra establecida. En el caso de cemento se puede deducir que existió

un desperdicio ocasionado principalmente por los anclajes conocidos como retirados, pues

no se considera con aporte alguno a la tarea de contención, y corresponde a:

Gráfica 2 Relación de cemento

77

5.4.2 Programación y alcance

Teniendo en cuenta que las actividades de muros anclados que se desarrollaron en el

proyecto del edificio Archivo del Ministerio de Hacienda y Crédito estaban contempladas

según contrato por un término de 45 días con el fin de ejecutar 4686 metros de anclaje, se

evidencio que los resultados esperados y la programación no fueron los proyectados.

Esto se vio manifiesto ya que la terminación del contrato de anclajes se realizó casi

once meses después a la fecha de terminación prevista, al igual su liquidación se efectuó

por 3056 metros de anclajes.

Debido a estos inconvenientes se identifica que los retrasos que se generan en

edificaciones de gran altura con sótanos manejando muros atirantados con anclajes para la

retención de masas no son solo por inconvenientes de obra, sino a su vez por una mala

programación de la misma, aunque es válido entender que son actividades de obra

recientes para nuestro país, y que en la actualidad no existe ningún parámetro que nos

permita determinar el tiempo.

Aunque es difícil precisar dicho parámetro, ya que hay diversos factores que están

en función del tiempo, tales como maquinaria, personal, espacio, estado climático entre

otras, no obstante de acuerdo a la información que nos suministró la empresa Anclajes y

Construcciones S.A., (ANCOS) y considerando que esta empresa cuenta en cada uno de sus

proyectos con un personal constante, un promedio de maquinarias constante, se realiza el

siguiente análisis con el fin de comprender el comportamiento de evolución de las

actividades de anclajes y quizás acercarnos a un parámetro que nos ayude a determinar el

tiempo que debe contemplar el programador y formulador de un proyecto de este estilo.

ANCOS ha desarrollado diferentes proyectos de estabilización y contención de

masas en diferentes regiones del país, información que clasificaremos seleccionando

únicamente aquellas que se encuentran en zonas urbanas para edificaciones de gran altura

que requieren estabilizar los taludes conformados por la excavación misma del proyecto.

Las obras que se seleccionaron como muestreo son:

Edificio Masoa

Museo del Oro

Edifico Mirador 52

Edificio Chico Oriental II

Archivo del Ministerio de Hacienda y Crédito

78

Teniendo en cuenta la información suministrada por ANCOS bajo el anexo

“Certificado de Calidad y Cumplimiento” el cual se anexa al presente trabajo, y los

resultados y proceso realizado en el edificio del Archivo del Ministerio de Hacienda y

Crédito se registra la siguiente información:

Tabla 8 Obras que implementan Anclajes

OBRAS QUE IMPLEMENTAN ANCLAJES CON MUROS TENSADOS

OBRA ANCLAJE

(m) TIEMPO

CONTRACTUAL

TIEMPO REAL

EJECUCIÓN

ANCLAJE CTO (m/d)

ANCLAJE REAL (m/d)

ARCHIVO DEL MINISTERIO DE HACIENDA Y CREDITO 3056,5 45 365 67,92 8,37

MUSEO DEL ORO 734 30 90 24,47 8,16

EDIFICIO MIRADOR 52 842 90 100 9,36 8,42

MASOA 1596 120 180 13,30 8,87

CHICO ORIENTAL II 806 90 105 8,96 7,68

TIEMPO PROMEDIO DE EJECUCION DE ANCLAJES 24,80 8,30

De esta información podemos hacer la relación y reconocimiento del tiempo que se

estima para dichas actividades y lo real, la siguiente grafica nos facilita visualizar esta

eventualidad:

79

Gráfica 3 Cronograma Vs Ejecución

Es evidente que en todas las obras tuvieron un tiempo de ejecución mayor al

predeterminado, aunque es evidente que el edificio del archivo del Ministerio de Hacienda

y Crédito es atípico y desproporcionado, demostrando un error humano que puede tener

consecuencias contractuales y económicas considerables, aunque no podemos disminuir el

nivel de error ya que 3 de las 5 proyectos de estudio superan el 50% del tiempo ejecución

inicial.

Gráfica 4 Ejecución de anclaje del Contrato vs Real

45 día 30 día

90 día120 día

90 día

365 día

90 día 100 día

180 día

105 día

0 día

50 día

100 día

150 día

200 día

250 día

300 día

350 día

400 día

ARCHIVO DELMINISTERIO

DE HACIENDAY CREDITO

MUSEO DELORO

EDIFICIOMIRADOR 52

MASOA CHICOORIENTAL II

CRONOGRAMA VS. EJECUCIÓN

PROGRAMACION VRS EJECUCIÓN EJECUCION

67,92 m/d

24,47 m/d

9,36 m/d13,30 m/d

8,96 m/d8,37 m/d 8,16 m/d 8,42 m/d 8,87 m/d 7,68 m/d

0,00 m/d

10,00 m/d

20,00 m/d

30,00 m/d

40,00 m/d

50,00 m/d

60,00 m/d

70,00 m/d

80,00 m/d

ARCHIVO DELMINISTERIO DE

HACIENDA YCREDITO

MUSEO DEL ORO EDIFICIO MIRADOR52

MASOA CHICO ORIENTAL II

EJECUCIÓN DE ANCLAJECONTRATO VS REAL

tiempo de anclaje cto tiempo anclaje ejecución

80

Teniendo en cuenta las cantidades de metros lineales que cada proyecto requieren

podemos evidenciar que ninguno de los programadores o formuladores de los proyectos

contaba con un parámetro común de tiempo de ejecución.

Por otro lado es de resaltar que el tiempo de ejecución por metro lineal de anclaje

tuvo un comportamiento constante, con un promedio de ejecución de 8.30 metros por día.

Se debe tener en cuenta que este parámetro no indica el rendimiento real en sito de metro

por anclaje, sino la productividad que requiere el desarrollo de toda la actividad, desde el

suministro, adecuación del sitio, preparación de los materiales, perforación, inyección,

llenado y tensionamiento.

Adicionalmente el parámetro establecido ya contempla un factor de tiempo por

inconvenientes en sitio y solo será de referencia para proyectos que se desarrollen bajo una

similitud de personal y equipos.

81

6. Pautas y Recomendaciones de obra.

Teniendo en cuenta que tanto en los procesos de programación de proyectos para anclajes,

diseño y ejecución de los mismos, se generan retrasos e imprevistos, mediante el presente

documento pueden encontrar herramientas que ayuden a tomar una decisión o

consideración de referencia para prevenir o resolver inconvenientes en obra. Es importante

recalcar que las pautas principales referentes a proceso constructivo se encuentran en la

descripción del proceso en el numeral 5.2 “EJECUCIÓN DE LOS ELEMENTOS “en el

presente documento.

A continuación se presentan las siguientes pautas y recomendaciones:

6.1 Pautas y recomendaciones de programación:

En el proceso de programación y formulación del proyecto, con el fin de establecer

el tiempo de ejecución dentro del cronograma de obra, el programador deberá

establecer el tiempo al desarrollar la siguiente ecuación:

Ta = L/Fa

Donde,

Ta: Tiempo de ejecución total de la actividad de anclajes (días)

L: Longitud total de anclajes que requiere el proyecto (metros)

Fa: Factor de anclaje (Fa = 8.3)

Se recomienda que si al momento de la programación de obra, se desconoce el

tiempo de ejecución para las actividades de anclajes, el programador tome como

referencia proyectos que tengan el mismo área lateral a sostener de proyectos

similares o de la zona.

6.2 Pautas y recomendación de diseño:

Es de preferencia que el diseñador al encontrarse con un talud de gran longitud

sectorice el diseño por tramos teniendo en cuenta pueden existir diferentes

sobrecargas representativas (ejemplo: Edificios vs plazoletas) si estos dieren lugar

Se debe hacer una evaluación en el pre-diseño el cual tenga como fin identificar el

levantamiento de redes colindantes de servicio público existente, así evitar que los

diseños de los anclajes y respectivo posicionamiento no sufra de posibles

intersecciones.

82

6.3 Pautas y recomendación de ejecución en obra:

La no homogeneidad. Si se identifica en campo que el terreno no es homogéneo a

lo largo del tramo de anclajes del mismo diseño, se debe solicitar el apoyo de un

ingeniero especialista en suelos para deducir si dichos suelos tienen proximidad en

características y propiedades, en caso de ser afirmativo se debe efectuar el anclaje

mediante una observación rigurosa, de lo contrario deberá ser llevado a comité de

obra.

Propiedades del terreno. En caso de encontrar en el momento de la perforación un

suelo de bajas características, u orgánicos, es preciso optar por modificar

inclinación, longitud y cantidad en las zonas donde se manifieste necesario y la

perforación insinúe un mejor material.

Resurgencias. Una vez se manifieste la resurgencia, la mejor opción es permitir el

sello de los vacíos para una próxima inyección o asumir el riesgo de realizar la

prueba de carga al anclaje, se deja a consideración del ingeniero encargado.

Modificación en los posicionamientos. Al momento de ejecutar las perforaciones y

evidenciar o conocer un posible cruce con redes de servicio público, se debe

realizar un nuevo posicionamiento, lo mejor es consultar con el diseñador para

afectar el cálculo y la estabilidad, por otra parte también se modificará el diseño

estructural del muro, lo que se deberá analizar con el especialista en el área.

Cuña de masa de suelo a contener. Debido a la generalidad de los diseños existe la

posibilidad de que en alguna zona del proyecto no sea significativa la masa de

suelo a contener, lo más prudente es evaluar la necesidad del anclaje, y de ser así la

posibilidad de modificar su posición vertical.

Resurgencias en el llenado o inyección a flujo libre. Cuando se manifieste el flujo

de lechada evidente en el llenado, al no ser la condición inicial el mejoramiento

del terreno sino la generación de un bulbo, se considera el flujo de un mortero

desde la boca de la perforación para no afectar la integridad del equipo de

inyección de lechada.

Fractura de muro. En el evento de presencia o sospecha de fractura, agrietamiento o

desplazamiento en el muro que asume el esfuerzo cortante del anclaje, llámese

viga, muro, dado en concreto, etc, durante el tensionamiento, se debe interrumpir

inmediatamente la actividad hasta total seguridad del relleno en tras dos del muro o

la resistencia a compresión del mismo.

Desentorche de guaya, salto o rebote de la cuña en larguero. Si posterior al

tensionamiento de un larguero muro a muro se evidencia que la guaya acerada se

deshila, o las cuñas no aseguran, se debe revisar la posición final entre las guayas,

quizá se hayan metido con ayudar de la rotación y hayan quedado enrolladas entre

sí, por lo que al someterlas a una fuerza axial durante el tensionamiento tenderán a

rotar en sentido contrario para quedar paralelas y por estar aseguradas con cuña la

reacción produzca el efecto descrito.

83

Imposibilidad en la introducción de cuerpo de anclaje. Si en el momento de

introducir el cuerpo del anclaje resulta imposible, retire el elemento y proceda a

llenar con lechada a flujo libre la totalidad de lo perforación, permita el fraguado en

la noche y reperfore en la mañana siguiente, esto generará un tipo de encamisado

lo que facilitará el ingreso del anclaje.

Atrapamiento de herramienta. En caso de presentarse entierro o atrapamiento dela

herramienta de perforación sea, martillo percutor de fondo, tricono, trialeta u otro,

no realice manobra neumática o inyección en la zona intervenida, procure recuperar

con imán, ganzúa o pescante antes de sentar por perdida la herramienta.

Urgencia en la excavación. En la eventualidad de que se presente la extrema

necesidad de abrir trinchera en una zona reducida y ya se cuente con anclaje y muro

fundido, pero aún no haya transcurrido el tiempo prudente para su tensionamiento,

es posible hacer un tensionamiento parcial, con tal de que se abra trinchera, se

funda muro y se proceda al tensionamiento total de la sección nueva en el menor

tiempo posible para continuar con la culminación del tensionamiento de la sección

de muro adyacente.

Cruce, traslapo o intersección entre anclajes. Si existen dos muros paralelos con

una masa de suelo entre ellas a contener, no es recomendable realizar los anclajes,

ya que tanto la inyección presentará resurgencia, como su tensionamiento no

llegará a la carga requerida, para ello es recomendable usar largueros tensionados

entre ellos.

84

7 CONCLUSIONES

1. En particular los estudios de suelos que se realizan en proyectos que contemplan

excavaciones con estabilización de taludes y utilizan anclajes se realizan sobre el área a

construirse la edificación, pero no se tiene en cuenta que la perforación e instalación del

anclaje se realiza en las zonas aferentes, es importante desde esta etapa contemplar la

realización de apiques y sondeos en zonas periféricas en las que se puedan acceder, como

andenes, jardines, patios y parqueaderos de edificaciones vecinas si diere a lugar.

2. Es de suma importancia que en la etapa de diseño se realice un estudio de

zonificación del suelo por cada nivel de perforación en sentido vertical si la zona de

construcción se localiza en suelos de relleno o reciente consolidación, ya que la posibilidad

de encontrar material orgánico o suelos blandos es alta, así se puede optimizar el tiempo de

ejecución eliminando imprevistos, garantizando la efectividad del anclaje y su

tensionamiento.

3. Es de importancia que el diseñador al presentar los cálculos y diseños de los

anclajes de muros tensados resalte que si la evaluación de diseño fue mediante el análisis de

viga continua como se describe en el manual de anclajes en ingeniería Civil de Roberto

Ucar, el constructor debe garantizar la excavación de manera continua y la respectiva

conformación del muro de manera monolítica.

4. Al encontrarse en obra y se dificulte o sea imposible el ejecutar el anclaje donde

determino el diseñador y señaliza la topografía debido a espacios reducidos para la

maquinaria a emplear o la intercepción del anclaje con redes deservicio público entre otros,

es importante solicitar nuevamente al diseñador el ajuste de dimensiones y ubicación de los

anclajes, debido a que el diagrama de momentos en que trabaja todo el sistema de anclajes.

5. Al no haber otra alternativa diferente a asumir homogeneidad. Se diseñó un bulbo

cuya longitud corresponde a un terreno con resistencia lateral de cerca de 280KN/m2

(granito), caso que, en muchos sectores de la obra no se evidencia.

6. Para reducir la longitud del bulbo, matemáticamente, el aumento del diámetro de la

perforación se presenta como una opción, puesto que se duplica, se obtendrá que la longitud

de fricción se reduce a la mitad, sin embargo, se requerirá un equipo de mayores

exigencias, adición de herramientas, como encamisado, y probablemente el consumo de

lechada se eleve generosamente

7. Ningún proyecto encuentra beneficio con la declaración de retrasos, no obstante,

resulta indispensable respetar los tiempo de proceso en la actividad de ejecución de anclajes

en muros atirantados, ya que desde ninguno punto de vista es justificable la provocación de

un evento en el que se pueda comprometer el proyecto mismo, e incluso la vida humana.

8. La experiencia dicta que si desde la perforación misma se sospecha que el elemento

no cumplirá con la prueba de carga, lo mejor es extender la zona de bulbo e incrementar el

ángulo de incidencia del tendón no más de 5°, puesto que generarían alteraciones en las

componentes verticales del cálculo, lo que afectaría directamente el equilibrio estático del

conjunto.

85

9. Una vez adoptada la solución de anulación de anclajes y largueros como opción

de transmisión de carga en el proyecto de referencia deja como consecuencia que

se ejecute tan solo el 65.3% de los diseñados originalmente y se tome 9,125 veces

el tiempo contemplado en la programación.

10. El registro de las hojas de vida de los tendones da a entender que el 23% de los

anclajes ejecutados reportaron demoras en su tensionamiento debido a la espera

de fundida de pantalla y/o a que cumpliera con la resistencia a la que fue

diseñada, esto con la finalidad de no comprometer la integridad del muro en el

momento del tensionamiento.

11. Con el reporte obtenido en los anclajes que fueron retirados en las zonas en las

que se decidió aumentar la longitud del elemento o cambiarlo para contemplar la

idea de largueros entre muros paralelos se contempla un desperdicio de una

totalidad de 505 bultos de 50 kg de cemento cada uno, lo que equivale al 13 %

del cemento utilizado en el proyecto.

12. en la revisión de los registros de la totalidad de los tendones ejecutados se

evidencia que entre aquellos en los que no se llegó al punto de modificarlos, sino

que se alcanzó la carga de diseño mediante repetición de la inyección completan

el 83%, por lo que resulta la manera técnica más efectiva de sobrellevar el hecho

de que no cumplan la primera prueba de carga, cuando las condiciones del terreno

se prestan para esto.

13. En la totalidad de los anclajes que se retiraron alcanzan un 5% del total ejecutado,

mientras que los largueros, medidos en longitud, se apoderan del 12% de las

perforaciones, los segundos logran contener dos sectores del proyecto, mientras

que los primeros se declaran como pérdida.

86

8 BIBLIOGRAFIA

UCAR NAVARRO, ROBERTO. Manual de Anclajes en Ingeniería Civil. Año Edición: 2004 Páginas: 548 – Vols.: 1

-1°Edición. Madrid-España.

TOMAS MURILLO, LUIS ORTUÑO, Anclajes al Terreno. Uriel & Asociados

MUÑOZ BELTRAN, ANDRÉS. Manual para el proceso de diseño y construcción de muros anclados

de concreto lanzado. (2011) Quito-Ecuador

CRUZ. LUCIO. Modulo de Diseño y Construcción de Muros. Presentación contenido académico del

profesor Lucio Cruz.

BLANCO BLASCO, ANTONIO. Ejemplo De Diseño De Muros Anclados Como Elemento De Concreto

Armado. Conferencia por Ingenieros E.I.R.L

Fajardo, javier (2010). La programación en la gestión de proyectos de Construcción. (En línea),

Cali: Pontificia Universidad Javeriana. Disponible en:

http://portales.puj.edu.co/wjfajardo/ADMINISTRACION%20DE%20OBRAS/PROGRAMACION/Progr

amacion%20de%20Obra.pdf

87

9 ANEXOS

Ver anexos

PAUTAS DEL PROCESO CONSTRUCTIVO Y CONSIDERACIONES...

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