Anclajes en muro pantalla by Aitor Marin

ANCLAJES EN MURO PANTALLA

DÍAZ FRANCO, FRANCISCO MANUEL DUEÑAS TREJO, BRUNO DAVID FERNÁNDEZ-AVILÉS GARCÍA DE LA ROSA, JESÚS GIBAJA CORTÉS, LUCIA

ETS de Ingeniería Civil

GÓMEZ GARCÍA, ROMÁN

Asignatura: Maquinaria y Medios auxiliares

MARÍN BENITO, AITOR

Curso: 2014/15

ÍNDICE Prólogo Introducción: - ¿Qué es un anclaje? - ¿Qué partes tiene? - ¿Qué tipos hay? -¿Qué materiales y productos se utilizan?

Maquinaria utilizada para la colocación de anclajes: - Herramientas y equipos

Muro pantalla: - ¿Qué es un muro pantalla? - ¿Para que se utilizan? - Tipos de muro pantalla - ¿Cómo se hacen? - Herramientas y equipos

Maquinaria para la realización de un muro pantalla: - Herramientas y equipos

ÍNDICE Proceso constructivo anclajes en muro pantalla: - Preparación de la obra con movimiento de tierras - Perforación - Adecuación del tirante - Introducción del tirante - Inyección de la lechada - Tesado del anclaje

Glosario Bibliografía

Mención especial a la ayuda aportada por Don José Manuel Marín al aportarnos imágenes de obra y resolvernos las dudas que se nos han ido presentando.

Prólogo A lo largo del trabajo se ha desarrollado la realización y colocación de anclajes en muro pantalla, explicando en primera instancia qué es un anclaje y cuáles son sus partes. También veremos qué es un muro pantalla y los diferentes tipos, centrándonos sobre todo en el método de bataches. Así pues no nos hemos olvidado de citar la maquinaria empleada en ambos procesos. En la realización del trabajo se ha considerado la posibilidad de encontrar palabras de difícil comprensión para algunos lectores, debido a esto y para mejorar el aprendizaje se ha adjuntado un glosario en la parte final, describiendo las palabras que pueden resultar de esta difícil comprensión. Por último, con el fin de que el trabajo realizado tenga un fin didáctico y evitar que sea difícilmente comprendido se adjunta un icono en la parte inferior de algunas páginas que obtiene videos sobre algunos procesos constructivos de los anclajes, para acceder a esta información será necesario disponer de una aplicación para leer códigos Qr . Finalmente quedará disponible la información empleada en la elaboración del trabajo en la Bibliografía, adjunta en las últimas páginas de éste.

NOTA: Los anclajes utilizados serán de cables, debido a su mayor uso en la edificación

INTRODUCCIÓN A LOS ANCLAJES

Introducción ¿Qué es un anclaje? Los anclajes al terreno son elementos diseñados para transmitir cargas de tracción desde la superficie del terreno hasta zonas interiores del mismo. Son elementos que trabajan a tracción, con los que se trata de mejorar las condiciones de equilibrio de una estructura o un talud, asociando al conjunto el peso del terreno que los rodea. Los anclajes(1) o tirantes son similares a los micropilotes(2) siendo su principal diferencia en que en la perforación se introducen diversos cables, consecutivamente se inyecta lechada o mortero a baja presión y finalmente se tensan estos cables hasta obtener el tonelaje de diseño. Se ejecutan perforaciones subhorizontales o con inclinaciones entre 30 y 45º. Normalmente están constituidos por unas armaduras metálicas que se alojan en perforaciones practicadas en el terreno, en cuyo fondo se sujetan o anclan al mismo por medio de inyecciones(3) o dispositivos mecánicos expansivos, fijándose luego al extremo exterior a la estructura cuya estabilidad se pretende mejorar, o a placas que apoyan directamente sobre la superficie del terreno.

¿Qué partes tiene un anclaje? - Cabeza: Parte del anclaje que transmite el esfuerzo de tracción de la armadura a la placa de reparto o a la estructura.

Se divide a su vez en: - Longitud libre: Longitud de la armadura comprendida entre la cabeza del anclaje y el extremo superior de la longitud fija o bulbo(4).

- Armadura: Parte longitudinal, en general barra o cable, del anclaje que, trabajando a tracción, está destinada a transmitir la carga desde la cabeza hasta el terreno.

- Bulbo o longitud fija: zona del anclaje destinada a transmitir la carga del anclaje al terreno, en general mediante una lechada.

Introducción ¿Qué tipos de anclajes existen? Según su vida útil:

Por su forma de trabajar:

-.Anclajes temporales: Aquellos cuya vida útil no es superior a dos años.

-.Anclaje pasivo: Aquel que entra en tracción por sí solo, al oponerse la cabeza al movimiento del terreno inestable o de la estructura.

-.Anclajes permanentes: Aquellos cuya vida útil se considera superior a dos años.

-.Anclaje activo: Aquel cuya armadura, una vez instalado, se pretensa hasta la carga de proyecto que puede coincidir con la carga última de trabajo o ser sólo una fracción de ésta .

En cuanto a la facultad de efectuar operaciones que varíen la carga sobre los anclajes durante su vida útil, se clasifican en retesables(5) y no retesables(6). Finalmente también se clasifican, según se efectúe o no la reinyección del bulbo, como:

ANCLAJES TIPO IU, IR, IRS

NOTA: En los muros pantalla se utiliza principalmente el anclaje temporal, ya que se elimina al realizar el forjado, activo, porque se le aplica una tensión y luego dependiendo de la tipología y cohesión del terreno.

Introducción ¿Qué materiales y productos se utilizan? La conexión entre el anclaje y la estructura deberá ser capaz de acoplarse a las deformaciones previstas a lo largo de la vida del anclaje.

MATERIALES Se emplean diversos materiales así como el acero (del cual están compuestas la cabeza del anclaje) y cementos (contenidos en la lechada).

ELEMENTOS Y PRODUCTOS UTILIZADOS -Tirantes Los tirantes (acero) deberán cumplir, en cuanto a su calidad y resistencia, lo especificado en la normativa nacional, fundamentalmente EHE(7) y PG-3(8), como en la europea, Eurocódigo 2(9), o la que la sustituya en su caso. 240 «Barras corrugadas para hormigón estructural», 243 «Alambres para hormigón pretensado», 244 «Cordones de dos (2) o tres (3) alambres para hormigón pretensado» y 245 «Cordones de siete (7) alambres para hormigón pretensado», UNE 36068 o UNE 36094 según el caso .

-Placa y cabeza La cabeza del anclaje debe permitir tesar(10) el tirante hasta la carga de prueba, o carga inicial. La cabeza junto a la placa deberá ser capaz de absorber el 100% de la tracción correspondiente al limite de rotura del acero. Deberá estar proyectada para transmitir la carga de la armadura a la estructura principal o al terreno a través de elementos de acero u hormigón convenientemente proyectados.

Introducción -Centradores Los centradores o separadores(11) son necesarios que garanticen la correcta colocación del tirante, de los elementos de protección contra la corrosión y del resto de los elementos en la perforación; éstos no deben impedir el flujo correcto de la inyección.

-Lechada Las lechadas de cemento utilizadas en la protección anticorrosión en contacto con las armaduras, deberán tener una dosificación agua/cemento (a/c) no superior a 0,4. El cemento será resistente a la presencia de sustancias agresivas en el terreno (p.e. sulfatos). Son de aplicación la vigente Instrucción para la Recepción de Cementos RC(12), la EHE y el PG-3.

-Elementos de protección Utilizados para evitar la degradación para un correcto funcionamiento del anclaje:

Vaina(13)de plástico

Funda termoretráctil(14)

Juntas tóricas

Pintura antióxido

MAQUINARIA UTILIZADA PARA COLOCACIÓN DE ANCLAJES

Herramientas y Equipos - Perforadora: Máquina autopropulsada sobre orugas con un equipo de perforación hidráulica de cabezal giratorio diseñado primordialmente para perforar. Funciones principales: - Perforar en túneles, metros y trabajos de cimentación (anclajes, micropilotaje). - Perforación para estudios geotécnicos. - Perforación de exploración minera.

En trabajos de anclajes, la perforadora se vale de los siguientes accesorios:

- Barreno: es una barra de acero, puede ser hueca, que en su punta lleva una corona perforadora, que realiza la perforación.

- Tuberias casing: para encamisado de la perforación.

- Equipo de inyección de lechada: Añade la lechada de cemento al anclaje, esta maquina se compone de: Mezcladora: se hace la mezcla con mortero de cemento, agua y aditivos. Agitador: sirve como deposito de acumulación entre la bomba y la mezcladora. Garantiza la continuidad de la inyección. Bomba de inyección: impulsa la mezcla durante la inyección. 14

Herramientas y Equipos - Gato Hidráulico: es la herramienta que se usa para tesar los cables del anclaje. Todos los cables dentro del tendón son tesados simultáneamente con un gato hidráulico adosado al anclaje. La ventaja de este método está en la realización rápida y precisa del tesado de cables en una sola operación. A veces pueden requerirse dispositivos especiales de elevación para maniobrar los gatos.

- Máquina compresora de aire: Somete el aire que recoge a una presión atmosférica dada, y le aplica una presión mayor, permitiendo su empleo en equipos neumáticos.

MURO PANTALLA

Muro pantalla ¿Qué es un muro pantalla? El muro pantalla es un muro de contención que se construye antes de efectuar el vaciado de tierras, y transmite los esfuerzos al terreno para que este no se desprenda.

¿Para que se utilizan? Se usa como muro de contención evitando así el movimiento de tierras a la hora de realizar excavaciones de gran profundidad.

Tipos de muro pantalla Hay dos tipos de pantallas: - Las pantallas continuas: están formadas por bataches(15) excavados con maquinaria especial los cuales son hormigonados con técnicas especiales y están armados para desarrollar un comportamiento a flexión como losas frente a los empujes de tierras, a la vez que permiten transmitir cargas verticales actuando como medio de cimentación de los pilares que en ella son soportados.

- Las pantallas de pilotes: están formadas mediante elementos de tipo pilote(16) separados una cierta distancia, pantallas discontinuas, mediante pilotes tangentes o bien mediante pilotes secantes. Se trata de realizar pilotes convencionales, de dimensiones variables, que supondrán una pantalla de contención de tierras movilizando su resistencia a flexión a la vez que transmiten las cargas verticales de pilares y forjados actuando como pilotes convencionales. Tienen la ventaja de la facilidad de drenaje.

¿Cómo se hacen los muros pantalla por bataches? Proceso constructivo La técnica constructiva de las pantallas debe afectar lo mas mínimo al terreno, para ello se realiza el siguiente proceso: - Ejecución de unos muretes guía: necesarios para posicionar correctamente la maquinaria de excavación. Los muretes guía se realizan de forma convencional como paso previo a la operación de la maquinaria especial de excavación. - Excavación de pozos o bataches: realizados mediante maquinaria especial. Este tipo de excavación permite excavar zonas de pantalla de dimensiones variables entre 2 y 4 m dependiendo del tipo y estabilidad del terreno. En el caso de no poder asegurar la estabilidad del terreno, se recurrirá a la utilización de lodos bentoníticos(17), los cuales realizan una contención provisional antes del hormigonado. - Introducción de las armaduras. - Hormigonado del batache: a la hora de hormigonar, el hormigón retira los lodos bentoníticos (si 18

Muro pantalla - Demolición de descabezado de la parte superior de la pantalla para eliminar el hormigón degradado y contaminado debido al arrastre de terreno durante el hormigonado. - Hormigonado de la viga de coronación: en la que quedan ancladas las armaduras. Ejerce dos funciones estructurales: - Como elemento de arriostramiento(18) . - Como elemento de reparto de las cargas puntuales.

Excavación con cuchara bivalva

Colocación de la armadura

Vertido y vibrado de hormigón

NOTA: En el proceso constructivo de la obra que visitamos, los muros pantalla eran de tipo continuo.

MAQUINARIA PARA LA REALIZACIÓN DE UN MURO PANTALLA

Herramientas y Equipos MAQUINARIA PARA EJECUTAR MURO PANTALLA POR BATACHES - Grúa móvil sobre orugas con cuchara bivalva: Es una máquina autopropulsada sobre orugas con una superestructura de cables capaz de girar 3600 con un equipo, compuesto por una pluma de la cual pende una cuchara autoprensora (cuchara bivalva(19)) diseñado primordialmente para excavar. Hay dos tipos de cucharas: -Cucharas Hidráulicas: son adecuadas para todo tipo de terrenos, tanto blandos como duros. Se caracterizan por el funcionamiento preciso y los movimientos controlados. - Cucharas Mecánicas: son adecuadas para todo tipo de terrenos, especialmente las más pesadas, que pueden perforar terrenos incluso rocosos con rendimientos iguales o superiores a las cucharas hidráulicas. El diseño de la las cucharas mecánicas es muy robusto y simple de mantenimiento, por lo que su uso es muy rentable.

- Extractores Hidráulicos de Tubo de Juntas: Se usan para extraer las juntas redondas o planas usadas en la ejecución del muro pantalla. La perforación de paneles de elevada profundidad conlleva el uso de juntas de gran longitud, y esto supone elevadas fuerzas de extracción.

Extractor hidráulico de tubo de junta plana

Extractor hidráulico de tubo de junta redonda

- Juntas: Se usa para conseguir el machihembrado entre los tramos ,ya que, el muro pantalla es discontinuo. Evitando así el “tecleado” entre tramos. A continuación se muestra unos cuantos tipos de juntas.

22 Junta plana angular

Junta plana semicircular

Junta plana Water Stop

Herramientas y Equipos - Maquinaria para Lodos: Los lodos son necesarios para estabilizar las paredes de la perforación cuando los terrenos son inestables. Se fabrican mezclando polvo de bentonita con agua en diversas proporciones. Las propiedades de la bentonita son idóneos para todo tipo de perforaciones. Los lodos también son necesarios en presencia de agua. Las máquinas a destacar son las siguientes: - Mezcladores: se usan para mezclar polvo de bentonita con agua, o también se pueden usar para mezclar polvo de cemento y agua. El principio de mezclado se hace por impulsor.

Mezcladora M16

- Bombas de Lodos: están especialmente diseñadas para el bombeo de lodos cargados de sólidos, típicamente usados en cimentaciones especiales. Desde bombas de trasiego diesel, hasta bombas con capacidad de autoaspiración normal o instantánea, estas últimas con un circuito de vacio adicional que permite el cebado instantáneo y la rápida extracción del aire en la manguera de aspiración. Bomba P160DV

MAQUINARIA PARA EJECUTAR MURO PANTALLA POR PILOTES - Equipo de perforación de barrena continua: Máquina autopropulsada sobre orugas con un equipo de perforación de barrena continua que esta hueca, de forma que a través del interior se bombea el hormigón, y su longitud es igual a la longitud total del pilote. La secuencia de ejecución es la siguiente: Perforación por medio de la barrena continua, hormigonado por bombeo a través del núcleo hueco de la barrena, colocación de la armadura hincándola en la masa de hormigón por medio de su propio peso, por golpeo o por vibración.

Cabeza de rotación para barrena continua: Pueden acoplarse en cualquier máquina de pilotes, o mástiles clásicos ins23 Cabeza de Rotación R4S

Cabeza de Rotación RT4

PROCESO CONSTRUCTIVO

Proceso constructivo ¿Cuál es el proceso constructivo? A continuación, vamos a detallar las siguientes fases de la realización de un anclaje provisional en un muro pantalla:

- Preparación de la obra con movimiento de tierras

Antes de iniciar con los trabajos de perforación y elaboración de muros se inicia con el movimiento de tierra preliminar. Se extrae las tierras hasta la altura requerida para la correcta realización de la línea de perforación.

- Perforación Se dispone en el vaciado la perforadora, los alargadores del barreno y las tuberías de encamisado. Procede un operario de maquina a introducir los valores para la correcta perforación dependiendo del tipo de terreno, tales como el ángulo de perforación y velocidad de este, que vendrán determinados según la normativa del proyecto. Según avance el taladrado, la propia maquina irá roscando automáticamente los alargadores del barreno y los operarios tubos de encamisado al mismo ritmo. Se deja el tramo final sin encamisar, en ese área, calculado por el proyectista, se creará el bulbo del anclaje. Una vez finalizada la perforación, se extrae el barreno, dejando la camisa introducida

Proceso constructivo - Adecuación del tirante El tirante(20) viene a obra prefabricado, con sus elementos separadores y preparado para su colocación, pero se tiene que hacer una inspección previa de su correcta fabricación. También se adecua cortando los cables a la medida aproximada de la longitud de la perforación.

- Introducción del tirante Se porta el tirante desde la zona de almacenaje y adecuación a la zona de perforación. Los operarios introducen el anclaje en el encamisado del taladro

- Inyección de la lechada Se introducen en la mezcladora el equipo de inyección de lechada la proporción agua/cemento para la realización de la lechada. Tras mezclarse, los operarios introducen la manguera inyectora hasta el fondo de la perforación y comienzan a bombear la lechada. Bombeamos lechada hasta que ésta comience a rebosar, llenándose el bulbo, que es la parte mas profunda del anclaje. La cantidad bombeada es variable en cada anclaje, aun encontrándose próximos unos de otros, pueden variar ligeramente las condiciones del terreno (porosidad, presencia de agua, huecos libres…)

Proceso constructivo - Tesado del anclaje

Antes de comenzar el tesado, la lechada se deja fraguar el tiempo estipulado según exigencias técnicas.

Se coloca la placa y la cabeza del anclaje(21) con sus cuñas o chavetas.

Posteriormente, se procede a el tesado del anclaje a la tensión según normativa de obra y se recorta el sobrante de cable del anclaje. Finalmente se realiza la carga de tesado(22).

Glosario (1)- Anclaje: Elemento capaz de transmitir esfuerzos de tracción desde la superficie del terreno hasta una zona interior del mismo. Consta básicamente de cabeza, zona libre y bulbo o zona de anclaje (2)- Micropilote: Elemento para las cimentacíones, resistente a los esfuerzos de tracción y compresión, está compuesto por un tubo de acero colocado en el interior de un taladro perforado en el terreno y recibido en el mismo mediante una lechada de cemento inyectado. (3)- Inyección: Proceso de la ejecución de un anclaje, que permite transmitir la carga del tirante al terreno a través de la zona de bulbo. Siempre se efectúa en la perforación, antes del tesado del anclaje (4)- Bulbo: También llamado zona de anclaje, es la parte en que el anclaje se adhiere al terreno y le transmite su carga, generalmente mediante la lechada, y que se tiene en cuenta a efectos resistentes (5)- Anclaje retesable: Un anclaje que permite operaciones que varíen su carga durante su vida útil. (6)- Anclaje no retesable: Un anclaje que no permite operaciones que varíen su carga. (7)- EHE: Es la normativa que se rige en España para el cálculo de estructuras de hormigón. (8)- PG-3: Es el Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Carreteras y Puentes. (9)- Eurocódigo 2: Los Eurocódigos estructurales son un conjunto de normas europeas para la ingeniería de carácter voluntario, redactadas por el Comité Europeo de Normalización (CEN) y que pretenden unificar criterios y normativas en las materias de diseño, cálculo y dimensionado de estructuras y elementos prefabricados para edificación. Concretamente el Eurocódigo 2 es el encargado del Diseño de Estructuras de Hormigón. (10)- Tesado: Operación en la cual se transmite una tensión al tirante, y de éste al terreno a través del bulbo. Durante la misma se debe controlar la curva alargamiento-carga. (11)- Separador: Elemento solidario al tirante para asegurar el trabajo independiente de sus elementos. (12)- Recepción de Cementos RC: La normativa para la recepción de cementos actual es la RC-08, aprobada por el Real Decreto 956 el 6 de junio de 2008. El ámbito de aplicación de este real decreto se extiende a las recepciones de cementos que se realicen en las obras de construcción, en las centrales de fabricación de hormigón y en las fábricas de productos de construcción en cuya composición se incluya cemento. (13)- Vaina: Elemento normalmente de plástico, que se emplea como protector anticorrosión de los anclajes (14)- Manguito termo-retráctil: Elemento que se contrae con el calor y que sirve para sellar los extremos de los tubos o vainas (15)- Bataches: Técnica que se hace cuando el terreno junto a nuestro corte debe soportar cargas a una cota superior a la del fondo de la excavación (un edificio colindante, una calle,...). Consiste en ir excavando por tramos alternos, generalmente de anchura no superior a 2 m, y ejecutar la cimentación/contención también de forma alterna. De esta forma, siempre se mantiene 29

Glosario (16)- Pilote: Elemento constructivo utilizado para cimentación de obras, que permite trasladar las cargas hasta un estrato resistente del suelo, cuando este se encuentra a una profundidad tal que hace inviable, técnica o económicamente, una cimentación más convencional mediante zapatas o losas. Tiene forma de columna colocada en vertical en el interior del terreno sobre la que se apoya. (17)- Lodo bentonítico es una mezcla de bentonita con agua. La bentonita es un tipo de arcilla de muy alto límite líquido. Esto implica que a pesar de que se le añada mucha agua, la mezcla no pierde estabilidad o consistencia. este lodo se coloca en las paredes del terreno durante la excavación y sirve para evitar o reducir los derrumbes del terreno (18)- Arriostramiento: Es la acción de rigidizar o estabilizar una estructura mediante el uso de elementos que impidan el desplazamiento o deformación de la misma. (19)- Cuchara bivalva: Formada generalmente de dos mandíbulas, articuladas en su parte superior, que ajustan una con otra por los bordes cuando se encuentran juntas, que pueden cerrarse para albergar los materiales excavados en el interior de la caja que forman en el momento de unirse y posteriormente se abren para dejar caer la carga. (20)- Tirante: Elemento del anclaje, constituido por cables o barra de acero de alta resistencia, que transmite la carga desde la cabeza al bulbo (21)- Cabeza, o cabezal del anclaje: Parte externa del anclaje capaz de transmitir la carga del tirante a la superficie del terreno o a la estructura a anclar. Esta zona se compone a su vez normalmente de: placa de reparto, cuñas o tuercas, portacuñas y protección. Incluye la transición a la zona libre (22)- Carga de tesado: También llamada de trabajo o de bloqueo, es la carga aplicada al anclaje después de completar el tesado y una vez bloqueadas las cuñas. Es recomendable que sea algo inferior a la nominal del anclaje

Bibliografía 

PG-3 —> http://personales.upv.es/fbardisa/Pdf/Pg3-1.pdf



http://es.slideshare.net/LuisAMendozaSanchez/procedimiento-constructivo-muro-anclado



http://es.scribd.com/doc/102313551/PERFORACION-DE-UN-POZO#scribd



http://es.slideshare.net/cimentadom/anclajes-para-taludes



http://www.atlascopco.cl/cles/products/equipos-de-perforaci%C3%B3n-ymartillos/1494991/1603687/



http://www.dywidag-sistemas.com/productos/tirantes-de-cables/tesado.html



http://mcaugt.org/documentos/0/doc4858.pdf



http://procedimientosconstruccion.blogs.upv.es/tag/muro-pantalla/



http://www.model-co.com/es/index.asp



http://www.fomento.es/NR/rdonlyres/13F15DA8-5568-4BF2-B38031AA726F9F91/55894/0710300.pdf

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Ucar Navarro , Roberto “Manual de Anclajes Ingeniería Civil “ Madrid 2004

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Reimbert, Marcel y Andre “Muros de Contención” Editores Técnicos Asociados S.A. Barcelona 1976