CALZADURAS

1. ¿A QUE LLAMAMOS CALZADURA?

La calzadura es un elemento que soporta carga vertical directamente y lo transmite aun estrato inferior del suelo. El término lo hemos generalizado para otro tipo de funciones y lo empleamos indistintamente para aquellas obras que se realizaran con alguno de los propósitos siguientes:

a) Para consolidar la cimentación de una estructura existente. Tal es el caso de una estructura que ha sufrido asentamientos. Este caso es frecuente en edificaciones de valor arquitectónico o histórico que por estar cimentadas sobre terrenos que se consolidaron con el tiempo han sufrido asentamientos que comprometen su estabilidad y se requiere nivelar la estructura y detener los asentamientos.

b) Para darle mayor capacidad portante a la cimentación y podría requerirse buscarun estrato de suelo más resistente a mayor profundidad o reforzar la misma cimentación ampliándola.

c) Para protección de la propiedad vecina-edificaciones o taludes-cuando se va a realizar excavaciones cercanas. En este contexto las obras de calzadura tiene carácter temporal ya que su función de contención o confinamiento será asumida definitivamente por la nueva construcción.

En los comentarios que siguen nos referimos a la calzadura hecha con este último Propósito.Cabe diferenciar algunas formas de protección en función de la calzadura y a su exigencia estructural.

1.- Aquella que se ejecuta dentro de los linderos del terreno por excavar.2.- Aquella que se realiza en propiedad vecina, es decir fuera de los linderos del terrenopor excavar.

En el primer caso no son propiamente calzaduras, son pantallas de contención

En la pantalla de contención no hay transferencia de carga vertical a los estratos profundos, en este aspecto, no son propiamente una calzadura.Para evitar la posibilidad de asentamientos verticales en las estructuras existentes, pordesplazamiento horizontal de la pantalla como consecuencia del empuje del suelo contenido, se depende exclusivamente de la rigidez lateral de la pantalla.En segundo caso, cuando al profundizar en el terreno vecino, lo hacemos por debajo de una edificación existente, estamos construyendo realmente una calzadura, porque, además de los empujes laterales que existen vamos a tener que transmitir parcialmente la carga vertical de la cimentación existente a un estrato más bajo.

2. RESPONZABILIDAD POR LA CALZADURA

La calzadura es un procedimiento de construcción que ha sido ejecutado innumerables veces por los constructores sin cuestionarse de si deben ellos asumir la responsabilidad por su diseño o no. claro está que para calzaduras menores es decir cuya altura es moderada el seguir las recomendaciones tradicionales era seguro. Para calzaduras de mayor altura, al aumentar los riesgos y el costo, nace el cuestionamiento sobre quién tiene la responsabilidad sobre la calzadura. Es indudable que la calzadura requiere de un diseño donde se tomen las decisiones de la tipología constructiva, analice el problema y las estructuras a emplear, sin embargo no es diferente al caso de un encofrado, donde el contratista asume la responsabilidad integral por un diseño y construcción. El contratista podrá, a su juicio, asesorarse o encargar su diseño a profesionales fuera de su organización, será su decisión, pero la responsabilidad sigue siendo suya. Los costos de la calzadura forman parte del costo total de construcción y deben estimarse conservadoramente en base a la experiencia propia del constructor y al análisis de la situación específica.

3. PRECAUCIONES EN LA CALZADURA PROFUNDA

La calzadura es una operación a menudo difícil y peligrosa por el estado tensional encondiciones estáticas y bajo sismo al que pueden ser sometidas y al hecho que dichoestado puede modificarse drásticamente, especialmente por la presencia de agua y porla vibración. Es un trabajo que debe ser realizado únicamente por especialistas.Para llevar a cabo exitosamente una calzadura deben tomarse las precauciones siguientes en particular cuando las excavaciones tienen más de 6 a 8 metros de profundidad.

4. DISEÑO DE CALZADURA

Es recomendable que antes de emprender los trabajos de calzadura se analice elproblema en la luz de las condiciones esperadas del suelo, de las características yubicación de las edificaciones vecinas etc. y se prepare un plano de calzadura yrecomendaciones constructivas.Las cargas sobre la calzadura – empujes laterales y cargas verticales- en cada unode los puntos de excavación deberán ser evaluadas en función a las características del suelo, su contenido de humedad y la cercanía de cimentaciones existentes.

4.1 Conocimiento del Suelo.

Tanto para el diseño como para la ejecución de la calzadura es indispensable que setenga conocimiento de las características del suelo, y estar atento a cualquiervariación de éstas. En particular bolsones de arena.

4.2 Planificación.

Planificar el proceso de excavación – calzadura – apuntalamiento y de construcciónde las obras definitivas de manera que sea un proceso secuencial lo más rápidoposible.

4.3 Apuntalamiento.

La calzadura, en particular en los frentes bajo o cercano a edificaciones existentes,deben apuntalarse. Considerar que la capacidad de la calzadura – pantalla deconcreto simple – como muro de contención es limitada.El apuntalamiento es esencial sobre todo cuando tenemos edificaciones vecinas yasea que éstas estén al borde de la excavación o estén más retiradas, caso máspeligroso porque la calzadura no cuenta con el beneficio de la carga vertical y solamente como pantalla con el empuje adicional del bulbo de presiones dela cimentación del edificio. Las recomendaciones de apuntalamiento deben ser partedel diseño de la calzadura. La carga de diseño de los puntales ser estimadaconservadoramente.El empleo de apuntalamiento no sólo da seguridad a la calzadura sino que tambiénpuede reducir el costo sustancialmente al permitir espesores menores de calzadura.En excavaciones profundas la longitud de los puntales de la calzadura puede llegar aser considerables; el constructor debe evaluar la convivencia del empleo de puntalesrobustos versus el empleo de puntales delgados a la luz de las necesidades dearriostre de éstos y las dificultades de obra.

4.4 Monitoreo.

El proceso de excavación y calzadura requiere de un monitor permanentemente paradetectar: Desplazamientos, asentamientos – mediante control topográfico permanente-, aparición de grietas de tensión o grietas en las edificaciones vecinas.Previamente al inicio de la calzadura es recomendable registrar fotográficamente elestado de las propiedades vecinas.

4.5 Agua.

La presencia de agua aumentada tremendamente los empujes y puede traernos abajouna calzadura aún apuntalada.En obra se debe estar siempre atentos a la presencia de agua en el suelo. En la pantalla de concreto debe crearse drenes para aliviar cualquier presión de agua que pueda presentarse.

4.6 Vibraciones.

Las vibraciones pueden destruir la cohesión aparente que tiene el suelo de Lima yque es la que permite taludes casi verticales en el conglomerado.La pérdida de cohesión además de incrementar los empujes, dificulta el trabajo decalzadura y puede llevar a la necesidad de entibamiento del suelo.

5. PROCESO CONSTRUCTIVO DE CALZADURAS

Al pie del muro por calzar deberán excavarse piques de ancho variables de 1.00 al1.50m máximo, según la consistencia del terreno.Los piques se excavarán alternadamente de manera que entre pique y pique entrabajo quedaran como mínimo, dos piques sin excavar de distanciamiento.La calzadura obedecerá a los mismos principios de mampostería, quedando por lo tanto las juntas verticales siempre interrumpidas, o sea la mitad del ancho de los piques de la calzadura superior.Habrá pues un desfasamiento de medio paño entre las calzaduras superior en inferior,que permitirá un trabazón adecuada entre los paños calzados.En el caso estudiado consideraremos que hay construcciones vecinas solo en los ladosderecho e izquierdo; comenzándose a calzar por las esquinas del edificio.Hay el interés de proceder a calzar inmediatamente después de realizado el pique paraque el muro permanezca el menor tiempo posible sin fundación. Esta misma razónobligará a ejecutar la excavación del pique en dos etapas.La primera excavación no tocará la parte del terreno comprendida directamente bajoel muro. El pique por tanto quedará excavado a plomo del paramento exterior delmuro por calzar.La secuencia lógica expuesta se ha hecho en base al Reglamento Nacional deConstrucciones (R.N.C) y el Reglamento de Metrados para Obras de Edificaciones(R.M.O.E).En el proceso constructivo de edificios con sótano, tenemos que tener en consideración, muchos factores; que no se consideran cuando los trabajos se realizan sobre el terreno natural.Al hacer un sótano, tenemos el riesgo de que al realizar las excavaciones masivas, lasconstrucciones vecinas existentes pueden ser afectadas ante un deslizamiento del terreno en el cual están construidas.Para estos casos, es conveniente apuntalar las construcciones vecinas mediante el usode calzaduras o muros anclados, según sea el caso.Teniendo en consideración que los edificios con sótano cubren grandes áreas deterreno; y los movimientos de tierras son grandes, se requerirá del uso demaquinarias pesadas y de una planificación especial para su ejecución.Las excavaciones masivas se harán paralelamente con las calzaduras o murosanclados, según sea el caso.Como conclusión diremos que las excavaciones masivas se harán entre el NivelTerreno Natural (N.T.N) y el Nivel de Corte.Recién cuando se llega al nivel de corte procedemos a la nivelación, trazo y replanteode los elementos estructurales de la cimentación del edificio.Los elementos estructurales de la cimentación de un edificio son:

1. Zapatas aisladas, céntricas y excéntricas2. Zapatas combinadas3. Vigas de cimentación4. Cimientos reforzados5. Platea de cimentación6. Cisterna de agua7. Poza séptica

Continuando con el proceso constructivo trazamos el nivel más un metro (N+1.00m),el cual lo bajamos de las tarjetas.

Luego, procedemos a la colocación de balizas y cordeles; para el trazo, paraposteriormente replantear los elementos estructurales.

Por lo general en el perímetro del edificio van muros de contención y columnas; peroéstas últimas, por lo general, no caerán en el centro de gravedad de la zapata;generando una excentricidad, y por consiguiente un momento de volteo. Paracontrarrestar dichos momentos se colocará una viga de cimentación entre la zapataaislada excéntrica y otra zapata que puede ser aislada, céntrica o excéntrica; pero enningún caso se podrá unir dos zapatas aisladas céntricas con una viga de cimentación,ya que en este caso no habrá momento de volteo. Como en el perímetro habrácolumnas y muros de contención; y éstos últimos se apoyan en un cimiento reforzado,entonces éstos cumplirán la función de viga de cimentación entre las zapatas aisladasexcéntricas.

La platea de cimentación se usa cuando los suelos son débiles, o el área entrecimientos reforzados es muy pequeña; resultando más conveniente colocar una plateaque cimientos reforzados.

En la caja de ascensor es lo más común colocar una platea de cimentación.Como los edificios por lo general tienen tanque elevado, el agua tendrá quebombearse de un reservorio denominado cisterna.

Como las instalaciones sanitarias mucha de ellas estarán debajo del colector dedesagüe, se tendrá que construir una poza séptica para que drenen las excretas yluego sean bombeadas al desagüe colector.

Tanto la cisterna como la poza séptica, estarán constituidas por muros decontención, plateas de cimentación y una tapa que por lo general es una losa macisa.

ANCLAJE

1. DEFINICIÓN Y CLASIFICACIÓN

Se pueden distinguir dos tipos de anclajes estructurales: Activos y pasivos.

• Anclaje estructural activo

Es un elemento o conjunto de elementos que, introducidos en un orificio realizado en el soporte, queda fijado como parte del mismo por presiones laterales, adhesión o como consecuencia de su forma

• Anclaje estructural pasivo Es aquel que se incorpora al soporte en el momento de su conformación (por ej. Anclaje de espera en una zapata de hormigón)En esta NTP se tratan los anclajes estructurales del tipo activo.

Los anclajes estructurales se pueden clasificar según sus principios de funcionamiento (expansión, adhesión o forma) y por el tipo de material)

2 .ELECCIÓN DEL ANCLAJE

Los criterios para elegir un anclaje adecuado se basan en distintos aspectos que se se desarrollan a continuación.

Material base: tipo y geometría

La gama de anclajes adecuados depende principalmente del tipo y de la resistencia del material base. Siempre que sea posible se debe realizar la fijación sobre hormigón por su resistencia y predictibilidad se aplicará el anclaje está sometida a esfuerzos de tracción (Hormigón fisurado) o compresión (hormigón no fisurado).

Cuando se desconozcan las características del material base, por ej. bloques de mampostería, se deberán realizar ensayos de las fijaciones. En los bloques de mampostería es recomendable el uso de un anclaje químico

En todas las aplicaciones, la distancia mínima entre anclajes y las distancias mínimas a los bordes recomendadas por el fabricante deben ser respetadas para evitar las grietas en el material base durante la colocación y para garantizar la capacidad de carga admisible

CargaLos anclajes pueden estar sometidos a cargas de tracción, de corte o combinadas de tracción y corte. Ver figura 2. Estas cargas pueden ser estáticas o pueden variar con el tiempo. Varios tipos de anclajes pueden ser adecuados para ciertos tipos de cargas pero no para otros. Deberían consultarse las recomendaciones del fabricante para seleccionar un anclaje para una determinada configuración de carga.

Entorno

La vida útil de un anclaje debe ser al menos tan larga como la de la estructura en la que ha sido instalado. Para ello los materiales con los que se fabrican los sistemas de anclaje

deben resistir todos los impactos del entorno. Las acciones independientes de las cargas pueden desgastar los revestimientos de protección como la galvanización de los anclajes. Dichas acciones pueden provocar la corrosión del anclaje debilitando la sección transversal, afectando a su funcionamiento e influyendo negativamente en el aspecto del anclaje a causa de las placas de oxidación.

3. INSTALACIÓNLa instalación de anclajes estructurales conlleva una serie de fases necesarias para garantizar la fiabilidad y seguridad de los mismos una vez montados

Proceso de instalaciónEn el proceso de instalación se deben considerar los siguientes aspectos: material base, anclaje, pieza y colocación.

Material base Deben tenerse en cuenta: • Estado del material base in situ (resistencia, hormigón fisurado – no fisurado). Dimensiones reales del elemento de la edificación que se utiliza para el anclaje • Selección correcta del anclaje. Anclaje Deben considerarse:• Disponibilidad de las instrucciones de colocación/DITE.• Número y período de validez de la certificación.• Espesor máximo de la pieza que debe ser fijada.

• Elección correcta del material del anclaje para el uso al que está destinado. Pieza Se tendrá en cuenta el grosor de la pieza, los diámetros de taladro y distancias mínimas entre taladros.

4. ERRORES FRECUENTES EN LA INSTALACION

En la instalación de anclajes estructurales se pueden cometer una serie de errores de colocación que aumentan la posibilidad de que aparezcan distintos modos de fallo tratados posteriormente hacen referencia a agujeros taladrados incorrectamente, apriete

sin utilizar llave dinamométrica, tiempo de fraguado del anclaje químico y dimensionado o cálculo de carga incorrecto

Agujeros taladrados incorrectamente

• Agujeros mal ubicados • Debido a las barras de armadura no pueden alcanzar la profundidad necesaria.• En contacto con las barras de armadura impide la colocación adecuada de los anclajes.• Polvo y escombros en el interior del agujero.

Apriete sin utilizar llave dinamométrica

• Par de apriete insuficiente: no se produce la expansión completa del anclaje.• Par de apriete excesivo: se daña el material del soporte o bien se sobrecarga a tracción el vástago del anclaje disminuyendo su capacidad

Tiempo de fraguado del anclaje químico

• El endurecimiento de la resina depende de su tipo, composición y temperatura del material base. Debe existir un período de espera entre la colocación y carga de los anclajes. El endurecimiento al tacto de la resina no es suficiente para aplicar la carga al anclaje.

Dimensionado o cálculo de carga incorrecto

• Distancia mínima al borde de hormigón insuficiente. • Distancia mínima entre ejes de anclajes estructurales insuficiente.• Solicitud de carga superior a la capacidad de carga del anclaje estructural.

5.

MODOS DE FALLA DEL ANCLAJE

En este apartado se describen los distintos modos de fallo:

a. Modos de fallo a tracciónPueden ser: a.1. Rotura del acero a tracción: La rotura en el acero contempla la rotura del eje del perno, de la parte roscada del perno o del casquillo del anclaje. La rotura del acero generalmente se produce cuando se da gran profundidad de inserción y en hormigón de alta resistencia.

b. Modos de fallo a cortante

b.1. Rotura del acero a cortante: la rotura del acero se produce con carga cortante en los anclajes alejados de los bordes.

5. RECOMENDACIONES FINALES

Siempre que sea posible se deben utilizarse anclajes certificados. El técnico que diseñe la instalación debe considerar los datos técnicos del producto y seguir las recomendaciones del fabricante. La instalación de los anclajes debería ser supervisada en obra por un profesional competente.