viernes, 11 de octubre de 2019

MUROS CANTILÉVER CON CONTRAFUERTES


Con la idea de ser consecuentes con lo que queremos apender, aca continuaremos aprendiendo de los muros de contención de concreto armado o en cantiléver, pero esta vez hablaremos de los muros con contrafuertes, lo que sirve para incrementar su potencial de contención.
Los contrafuertes son uniones entre la pantalla vertical del muro y la base. La pantalla de estos muros resiste los empujes trabajando como losa continua apoyada en los contrafuertes, es decir, el refuerzo principal en el muro se coloca horizontalmente, son muros de concreto armado, económicos para alturas mayores a 10 metros.
En este tipo de muros tanto la pantalla como los contrafuertes están conectados a la losa de fundación. Los contrafuertes se pueden colocar en la cara interior de la pantalla en contacto con la tierra o en la cara exterior donde estéticamente no es muy conveniente.
Los muros con contrafuertes representan una evolución de los muros en voladizo, ya que al aumentar la altura del muro aumenta el espesor de la pantalla, este aumento de espesor es sustituido por los contrafuertes; la solución conlleva un armado, encofrado y vaciado más complejo.
En los Muros con contrafuertes el empuje del terreno es recibido por una pantalla y transmitido al suelo de cimentación por medio de una zapata. La unión entre la pantalla y zapata se lleva a cabo por medio de contrafuertes, que pueden ser exteriores o interiores.
Entre las Características de Muros Cantiléver con Contrafuertes mas resaltantes podemos citar las siguientes:
1.- El contrafuerte es un elemento de unión entre la pared vertical y la zapata, que evita el giro y colapso que pueda tener la pantalla debido al empuje de las tierras. Estos contrafuertes están sujetos a tensiones y por lo tanto requerirán acero a lo largo de AB. Asimismo debe anclarse tanto en la pantalla como en la zapata de cimentación.
2.- La separación económica entre contrafuertes puede obtenerse por la ecuación empírica propuesta por algunos autores, con ligeras modificaciones:
S = 0.75 + 0.30H < 3.00m
Siendo S la separación entre ejes, en metros, y h la altura del contrafuerte en metros. Otros autores aconsejan emplear una separación máxima de 3m.
3.- La estabilidad exterior y el deslizamiento se investiga para una unidad de contrafuerte de longitud correspondiente a la misma que existe entre contrafuerte.
4.- La longitud de la zapata puede quedar, aproximadamente siendo igual a la mitad del muro y con un 30% de dicha longitud formando el pie de la zapata y el resto para talón
            El calcular, diseñar y construir un muro de contención comprende una de las tareas más completas de la ingeniería civil. De hecho, amerita de todos los estudios previos que requiere una gran estructura.
            Cada calculo, estimación y proyección comprende un proceso en sí mismo que pone a prueba los conocimientos y sagacidad del proyectista, exigiéndole gran perspicacia para garantizar un muro que, gracias a su carga muerta y refuerzo, soporte la acción de las cargas vivas y sísmicas que originan empujes activos y pasivos, acrecentado por la presión hidrostática a la cual puede estar sometido en determinados espacios.

MUROS DE CONTENCIÓN EN CANTILÉVER


En proyectos de ingeniería civil es muy común tener que contener los empujes del suelo. Es necesario estimar estos empujes para poder diseñar las estructuras de contención. Las tres principales situaciones de diseño se pueden resumir en: Excavaciones, Muros de contención y Estabilización de taludes.
Los muros de contención constituyen una obra de envergadura por la función que cumplen, los cálculos previos y los esfuerzos a los que son sometidos, requiriendo un arduo trabajo de diseño y proyección.
A continuación, se presenta una descripción de los muros en cantiléver, tipos, figuras que demuestran el despiece, métodos de cálculo entre otros aspectos que buscan enriquecer el conocimiento acerca de este tipo de estructuras.

Muros de Contención
Un muro de contención es una estructura que se utiliza para proporcionar soporte lateral a un terreno, que en ocasiones es un suelo natural y en otras es un relleno artificial.
Existen muchos tipos de estructuras de contención, cada una adecuada para diferentes aplicaciones. Los muros de contención se clasifican en dos grandes categorías: sistemas estabilizados externamente y sistemas estabilizados internamente.
  • Los sistemas estabilizados externamente resisten los empujes de tierra por su peso propio y rigidez.
  • Los sistemas estabilizados internamente refuerzan el suelo para proveer la estabilidad necesaria.

Muros de Contención en Cantiléver
Estos muros son de concreto reforzado y la forma más usual que se utiliza es la llamada “T invertida” aun cuando también es utilizada en forma de “L invertida” dependiendo de los cálculos previos que determinan el uso de talón o no, por lo cual, este elemento estructural trabaja como viga en voladizo, empotrado en una zapata inferior.
En este caso el peso del material de relleno sobre el talón, además del peso del muro, contribuye a la estabilidad de la estructura. Como el brazo representa un voladizo vertical, su espesor requerido se incrementa rápidamente con la altura, incrementando así sus costos de construcción. Por lo cual el factor económico nos marca un rango en el cual es factible la utilización de este tipo de muros, para las alturas mayores de 3 metros y menores a 6 metros.

FASES DE CONSTRUCCIÓN DE MURO DE CONTENCIÓN DE HORMIGÓN ARMADO
1.      Replanteo
2.      Excavación y Movimiento de Tierras
3.      Ejecución del Hormigón de Limpieza
4.      Colocación de la Armadura de la zapata, dejando esperas.
5.      Hormigonado de la zapata.
6.      Ejecutar el encofrado de la cara interior del muro (intradós).
7.      Colocación de la armadura del muro de contención.
8.      Encofrado de la cara exterior (extradós)
9.      Puesta en Obra y Vibrado del hormigón.
10.   Desencofrado.
Es importante tener en cuenta la disposición correcta de las armaduras, de acuerdo al diseño de la zapata en relación al empuje de las tierras.
Para mejorar la estabilidad, en lugar de construir un muro macizo y grueso, de sección uniforme, se ejecuta el muro con una sección trapezoidal. Cuando las condiciones de edificación lo permiten, conviene que la parte exterior del muro forme un plano inclinado (escarpa), de esta manera se aumenta el ancho de la base asegurando la estabilidad del conjunto y se baja el centro de gravedad
Un punto importante a considerar es el tenor de agua del terreno, ya que el ángulo de rozamiento interno de las tierras disminuye con el contenido de agua y aumenta el empuje. La existencia de agua en el terreno puede producir reblandecimiento de la masa de tierra, modificando la estructura e incrementando el empuje.
Para controlar y eliminar los riesgos posibles por acumulación de agua en la parte posterior del muro, se instala un sistema de drenaje. Este sistema de drenaje puede consistir en agujeros llamados mechinales dejados en el muro cuya función consiste en desagüar. Estos agujeros también son conocidos bajo los nombres de barbacanas o troneras.

Muros Cantiléver en voladizo o en ménsula:
Este tipo de muro resiste el empuje de tierra por medio de la acción en voladizo de una pantalla vertical empotrada en una losa horizontal (zapata), ambos adecuadamente reforzados para resistir los momentos y fuerzas cortantes a que están sujetos, en la figura se muestra la sección transversal de un muro en voladizo.
Estos muros por lo general son económicos para alturas menores de 10 metros, para alturas mayores, los muros con contrafuertes suelen ser más económicos.
La forma más usual es la llamada T, que logra su estabilidad por el ancho de la zapata, de tal manera que la tierra colocada en la parte posterior de ella, ayuda a impedir el volcamiento y lastra el muro aumentando la fricción suelo-muro en la base, mejorando de esta forma la seguridad del muro al deslizamiento.
Estos muros se diseñan para soportar la presión de tierra, el agua debe eliminarse con diversos sistemas de drenaje que pueden ser barbacanas colocadas atravesando la pantalla vertical, o sub-drenajes colocados detrás de la pantalla cerca de la parte inferior del muro. Si el terreno no está drenado adecuadamente, se puede presentar presiones hidrostáticas no deseables.
La pantalla de concreto en estos muros es por lo general relativamente delgadas, su espesor oscila alrededor de (1/10) de la altura del muro, y depende de las fuerzas cortante y momentos flectores originados por el empuje de tierra. El espesor de la corona debe ser lo suficientemente grande para permitir la colocación del concreto fresco, generalmente se emplean valores que oscilan entre 20 y 30 cm.
El espesor de la base es función de las fuerzas cortantes y momentos flectores de las secciones situadas delante y detrás de la pantalla, por lo tanto, el espesor depende directamente de la posición de la pantalla en la base, si la dimensión de la puntera es de aproximadamente 1/3 del ancho de la base, el espesor de la base generalmente queda dentro del intervalo de 1/8 a 1/12 de la altura del muro.

Consolidación de Suelos con Nivel Freático Elevado


La multivariedad de suelos y sus condicionantes representan un reto para la construcción en general, pues no existe un patrón único al momento de construir debido a la necesidad de consolidar el suelo con una o varias técnicas de manera que resista mejor a la carga que se le aplicará.
            El caso que me motiva a la edición de este artículo, amerita técnicas elevadamente sofisticadas, precalculadas y con el atenuante de mitigar el impacto ambiental que pueda conllevar.
            La construcción con pilotes en suelos con nivel freático elevado es una forma de darle uso a un terreno que en sus condiciones naturales sería incapaz de tener un uso constructivo de envergadura, de allí la importancia de la información que a continuación se le presenta.

Consolidación de suelos con nivel freático elevado para estructuras con pilotes
            La construcción en suelos con nivel freático elevado resulta muy difícil pues la escasa profundidad del agua hace que el terreno sea inestable ante las cargas que se le apliquen, en algunos casos, su precaria estabilidad cede sin que se culmine la obra. Este tipo de suelos requiere que se le proporcione un mejoramiento especial, que permita que se puedan ejecutar grandes obras con calidad y perdurabilidad.
            Una de las técnicas empleadas es la colocación de pilotes, los cuales se apoyan en estratos más profundos capaces de soportar las cargas vivas, muertas y variables (sísmicas, agua, viento, etc.) que conlleva la edificación.
            Algunos autores recomiendan que se trabaje con pilotes prefabricados hincados, de manera que mientras se introduce por el golpe del martinete va comprimiendo las partículas del suelo, cerrando los poros, disminuyendo el flujo del agua y, por ende, haciendo más estable el terreno.
Otros autores sugieren que se coloquen pilotes in situ con la finalidad de no cortar el paso a corrientes de agua que puedan existir, de manera que el líquido fluya por entre los pilotes, reduciendo de esta manera el impacto ambiental, sin embargo, esta técnica incluye el uso de aditivos como la bentonita, sales minerales, polímeros y otros sintéticos.

Otra Perspectiva
            Algunos autores analizan la situación para el caso de un conjunto de edificaciones (viviendas, por ejemplo) y recomiendan el uso de malla geotextil.
            El procedimiento es, al inicio, igual que con la colocación de pilotes, retiro de la capa vegetal, materia orgánica viva o muerta, escombros y cualquier otro contaminante; se extiende la malla geotextil y luego se procede a la colocación del material de préstamo pertinente, se compacta y ya el suelo está listo para el inicio de las obras constructivas.

Sintetizando…
La consolidación de los suelos con nivel freático elevado, no es un trabajo con una técnica única. Como hemos visto, depende de la profundidad de la capa resistente y del tipo de aguas o acuífero subterráneo que exista.
            En este artículo se analizó la consolidación a groso modo con pilotes y el uso de la malla geotextil. Queda de parte del lector realizar las investigaciones que contribuyan a profundizar el conocimiento sobre el tema e indagar las otras formas de consolidar un terreno para el caso presentado.
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La vivienda como medio para mejorar la calidad de vida


El mundo de la construcción es un ámbito cambiante, de incansables innovaciones, renovaciones, refrescamientos, estructuración y restructuración de las propuestas sean estas propias o de terceros. Esta evolución es intrínseca al proceso constructivo y a la ingeniería misma y debe direccionarse en función de la habitabilidad enfocada en el espacio donde convivimos para elevar la calidad de vida de la sociedad.
Los organismos y foros internacionales que buscan la reducción de la pobreza, concuerdan que uno de los factores que mejora la calidad de vida es el acceso a la vivienda. De hecho, se han llevado a cabo acuerdos internacionales que permitan la reducción del déficit de viviendas en algunos países. Adicionalmente a ello se ha hecho mucho énfasis en que estas construcciones deben garantizarle un mínimo de condiciones en cuanto a calidad y espacio que permita a la familia el sano desarrollo y disfrute de sus actividades cotidianas.
Con esto presente, se han desarrollado grandes planes de viviendas utilizando empresas públicas y privadas para la urbanización de terrenos o construcción de viviendas aisladas, viviendas unifamiliares, bifamiliares, multifamiliares, construcciones horizontales y verticales; en fin, se está buscando reducir el déficit de viviendas de una forma acelerada con múltiples modelos de viviendas.
No obstante, debemos tener presente que para elevar la calidad de vida de las comunidades no solo basta con la construcción de viviendas, también tiene que complementarse con otros aspectos que garanticen la habitabilidad de la misma para lograr bienestar social, físico, psicológico, ambiental y cultural.
En este sentido, en las zonas boscosas, selváticas o reservaciones indígenas son imprescindible que se respeten las costumbres propias de las comunidades utilizando sus materiales tradicionales (madera, arcilla, bambú, caña brava, palmas de moriche, etc.) y sus unidades habitacionales que su cultura ancestral han mantenido en franco equilibrio con el ecosistema, de manera tal que no se afecte negativamente el ambiente ni la cultura comunal mientras se soluciona un problema social como lo es la falta de vivienda.
Por otra parte, en las zonas urbanas podrá construirse con toda una variedad de materiales que permitirán pasearse desde el concreto armado, concreto prefabricado, acero estructural, madera prefabricada, compuestos a base de compuestos polivinílicos entre otros.
Cabe destacar que la construcción de estas viviendas debe planificarse en función de la presencia de servicios de saneamiento que permitan que la salud sea lo primero. Garantizar el abastecimiento de agua potable, la evacuación de aguas residuales, suministro eléctrico y vías de acceso tanto peatonales como vehículares será un claro indicador del nivel de calidad de vida de una comunidad.
En caso de ausencia de uno o varios de ellos, se deben evaluar y elaborar la proyección de los mismos para el beneficio común de la población. Los costos de los mismo serán variables según los métodos utilizados pero el beneficio general y final realza el relevante valor de la inversión social.
Finalmente, la calidad de vida está directamente afectada por la posesión de una vivienda digna, sin embargo, la habitabilidad de la misma depende de la presencia y nivel de los diferentes servicios públicos, lo que a su vez conlleva a la humanización de entorno, urbanizando el espacio geográfico para el bienestar social con un impacto reducido en el medio ambiente.
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Los 5 de Puentes más Famosos de la Historia


Existen muchos tipos de puentes construidos a lo largo de la historia considerados como famosos por diversas características, así como una gran variedad de materiales utilizados en los mismos. Para esta selección se evaluaron aspectos como el año de inauguración, tipo de puente, su diseño y dimensiones, logrando causar gran impacto para la época y mucho más lo impresionante que resultan aun hoy. He aquí lo que considero los 5 puentes más famosos de la historia:
1. Puente de Trajano en Alcántara, España
Es de tipo arco romano construido de piedra entre 104 y 106 E.C. tiene 596 pies de largo, 28 pies de ancho y 147 pies de alto.
2. Puente de Rialto en Venecia, Italia
Es de tipo Arco de piedra peatonal construido originalmente en el siglo XII y ha sido reconstruido en varias oportunidades, el actual se inauguró en 1591. tiene 104.3 pies de largo, 29.2 pies de ancho y 24 pies de alto en el centro del arco.
3. Puente de los Suspiros en Venecia, Italia
Es un puente de arco cerrado con ventanas hecho con piedra caliza blanca culminado en 1603.
4. Puente de Brooklyn, Nueva york, Estados Unidos
Es un puente hibrido que combina el tipo suspensión y atirantado. Inaugurado en 1883, tiene por dimensiones 1595,5 pies de largo y 85 pies de ancho.
5. Puente de la Torre en Londres, Inglaterra.
Es un puente hibrido entre levadizo y colgante inaugurado en 1894. Cuenta con 801 pies de largo a una altura de 213 pies de altura.

Hasta la próxima clasificación de construcciones impresionantes…