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CALZADURAS

I.

DEFINICION: La calzadura es un elemento que soporta carga vertical directamente y lo transmite a un estado inferior del suelo.

II.

FUNCION: •

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.

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

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

CALZADURAS PARA PROTECCION DE PROPIEDADES VECINAS Algunas formas de protección en función a la ubicación de la calzadura y a su exigencia estructural. •

Aquella que se ejecuta dentro de los linderos del terreno por excavar. (fig. 1a)

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Aquella que se realiza en propiedad vecina, es decir fuera de los linderos del terreno por excavar. (fig. 1b)

En el primer caso no son propiamente calzaduras, son pantallas de contención (fig. 2 a). Esta es la práctica usual en Norte América, Europa y en algunos países de Latinoamérica. 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, por desplazamiento 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 el profundizar en el terreno vecino, lo hacemos por debajo de una edificación existente, (fig. 2b) estamos construyendo realmente una calzadura, porque, 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.

Las pantallas pueden ser de voladizo, apuntaladas o atirantadas, (fig. 3), pueden ser continuas o discontinuas. En este último caso, se aprovecha la capacidad del suelo para transmitir los empujes laterales por acción de arco a los nuevos soportes, (fig. 4).

Para la construcción de pantallas son numerosas las posibilidades que hay en el mercado y tienen características estructurales y constructivas muy diferentes. Entre las más empleadas están las tablestacas, las pantallas de concreto, las pantallas formadas por pilotes contiguos o secantes y las pantallas de poste – larguero. (fig. 5).

La elección de una determinada solución dependerá de su conveniencia, el Constructor deberá estudiar cada posibilidad considerando entre otros factores la altura de la excavación, las características del suelo y presencia de agua, la relación con edificios existentes y las características de su cimentación, los materiales disponibles, su capacidad de ejecución y equipamiento disponible el tiempo de ejecución y el costo III.

PROCESO CONSTRUCTIVO DE CALZADURAS Al pie del muro por calzar deberán excavarse piques de ancho variables de 1.00 al 1.50m máximo, según la consistencia del terreno. Los piques se excavarán alternadamente de manera que entre pique y pique en trabajo quedaran como mínimo, dos piques sin excavar de distanciamiento. 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 lados derecho e izquierdo; comenzándose a calzar por las esquinas del edificio. Hay el interés de proceder a calzar inmediatamente después de realizado el pique para que el muro permanezca el menor tiempo posible sin fundación.

Esta misma razón obligará a ejecutar la excavación del pique en dos etapas. La primera excavación no tocará la parte del terreno comprendida directamente bajo el muro. El pique por tanto quedará excavado a plomo del paramento exterior del muro por calzar. 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, las construcciones 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 uso de calzaduras o muros anclados, según sea el caso. Teniendo en consideración que los edificios con sótano cubren grandes áreas de terreno; y los movimientos de tierras son grandes, se requerirá del uso de maquinarias pesadas y de una planificación especial para su ejecución. Las excavaciones masivas se harán paralelamente con las calzaduras o muros anclados, según sea el caso. Como conclusión diremos que las excavaciones masivas se harán entre el Nivel Terreno Natural (N.T.N) y el Nivel de Corte. Recién cuando se llega al nivel de corte procedemos a la nivelación, trazo y replanteo de los elementos estructurales de la cimentación del edificio.

IV.

PRECAUCIONES EN LA CALZADURA PROFUNDA La calzadura es una operación a menudo difícil y peligrosa por el estado tensional en condiciones estáticas y bajo sismo al que pueden ser sometidas y al hecho que dicho estado puede modificarse drásticamente, especialmente por la presencia de agua y por la 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. •

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

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Conocimiento del Suelo. Tanto para el diseño como para la ejecución de la calzadura es indispensable que se tenga conocimiento de las características del suelo, y estar atento a cualquier variación de éstas. En particular bolsones de arena.

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Planificación. Planificar el proceso de excavación – calzadura – apuntalamiento y de construcción de las obras definitivas de manera que sea un proceso secuencial lo más rápido posible.

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Apuntalamiento. La calzadura, en particular en los frentes bajo o cercano a edificaciones existentes, debe apuntalarse. Considerar que la capacidad de la calzadura – pantalla de concreto simple – como muro de contención es limitada. El apuntalamiento es esencial sobre todo cuando tenemos edificaciones

vecinas ya sea que éstas estén al borde de la

excavación o estén más retiradas, caso más peligroso porque la calzadura no cuenta con el beneficio de la carga vertical y trabajará solamente como pantalla con el empuje adicional del bulbo de presiones de la cimentación del edificio. Las recomendaciones de apuntalamiento deben ser parte del diseño de la calzadura. La carga de diseño de los puntales ser estimada conservadoramente. El empleo de apuntalamiento no sólo da seguridad a la calzadura sino que también puede reducir el costo sustancialmente al permitir espesores menores de calzadura. En excavaciones profundas la longitud de los puntales de la calzadura puede llegar a ser considerables; el constructor debe evaluar la convivencia del empleo de puntales robustos versus el empleo de puntales delgados a la luz de las necesidades de arriostre de éstos y las dificultades de obra. Es interesante comparar la práctica chilena, con el apuntalamiento usual en nuestro medio. •

Monitoreo. El proceso de excavación y calzadura requiere de un monitor permanentemente para detectar: 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 el estado de las propiedades vecinas. •

Agua. La presencia de agua aumentada tremendamente los empujes y puede traernos abajo una calzadura aún apuntalada. En obra se debe estar siempre atento 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.

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

V.

SEGÚN LA NORMA E.050 DEL RNE Artículo 33.- Sostenimiento de Excavaciones 33.1.- Generalidades Las excavaciones verticales de más de 2,00 m de profundidad requeridas para alcanzar los niveles de los sótanos y sus cimentaciones, no deben permanecer sin sostenimiento, salvo que el estudio realizado por el PR determine que no es necesario efectuar obras de sostenimiento. La necesidad de construir obras de sostenimiento, su diseño y construcción son responsabilidad del contratista de la obra. 33.2. Estructura de Sostenimiento Dependiendo de las características de la obra se presentan las siguientes alternativas para el sostenimiento de las paredes de excavación:

 Proyectar obras y estructuras de sostenimiento temporal y luego, al finalizar los trabajos de corte, construir las estructuras de sostenimiento definitivas.  Proyectar estructuras de sostenimiento definitivas que se vayan construyendo o a medida se avance con los trabajos de corte. Existen diversos tipos de obras para el sostenimiento temporal y definitivo de los taludes de corte, entre los cuales podemos mencionar las pantallas ancladas, tablestacas, pilotes continuos, muros diafragma, calzaduras, entre otros. Las calzaduras son estructuras provisionales que se diseñan y construyen para sostener las cimentaciones vecinas y el suelo de la pared expuesta, producto de las excavaciones efectuadas. Tienen por función prevenir las fallas por inestabilidad o asentamiento excesivo y mantener la integridad del terreno colindante y de las obras existentes en él, hasta entre en funcionamiento las obras de sostenimiento definitivas. Las calzaduras están constituidas por paños de concreto que se construyen alternada y progresivamente. El ancho de las calzaduras debe ser inicialmente igual al ancho del cimiento por calzar y deberá irse incrementando con la profundidad. Las calzaduras deben ser diseñadas para las cargas verticales de la estructura que soportan y para poder tomar las cargas horizontales que le induce el suelo y eventualmente los sismos. 33.4. Consideraciones para el Diseño y Construcción de Obras de Sostenimiento En el proyecto de las estructuras de sostenimiento el Contratista de la Obras Deberá considerar los siguientes aspectos como mínimo:  Los empujes del suelo.  Las cargas de las edificaciones vecinas.

 Las variaciones en la carga hidrostática (saturación, humedecimiento y secado).  Las sobrecargas dinámicas (sismos

y vibraciones causadas

artificialmente).  La ejecución de s para la construcción.  La posibilidad de realizar anclajes en los terrenos adyacentes (de ser aplicable).  La excavación, socavación o erosión delante de las estructuras de sostenimiento.  La perturbación del terreno debido a las operaciones de hinca o de sondeos.  La disposición de los apoyos o puntales temporales (de ser requeridos).  La posibilidad de excavación entre puntales.  La capacidad del muro para soportar carga vertical.  El para el mantenimiento del propio muro y cualquier medida de drenaje. En el caso de las calzaduras el Contratista de la Obra no deberá permitir que éstas permanezcan sin soporte horizontal, por un tiempo tal que permita la aparición de grietas de tensión y fuerzas no previstas en el cálculo de las calzaduras (permanentes o eventuales) y que puedan producir el colapso de las calzaduras (permanentes o eventuales) y que pueda producir el colapso de las mismas. OBSERVACIONES DEL REGLAMENTO La norma indica que el ancho inicial de la calzadura debe ser igual al cimiento a calzar, esta recomendación solo se da en cimentaciones corridas.

Figura 6: calzadura en un cimiento corrido

Figura 7: cimentación corrida

Si tenemos que la cimentación vecina es una platea de cimentación o si se tiene que calzar la zona de tránsito peatonal (vereda). ¿Cuál sería el ancho inicial a calzar?, el caso más complicado es en una cimentación de pórticos con zapatas aisladas, ¿Cómo calzar este tipo de cimentación?, en estos 3 casos la norma E-050 Suelos especificación técnica.

y Cimentaciones no tiene alguna

Figura 8: calzadura en zona de tránsito peatonal

Figura 9: calzadura en una platea de cimentación

Figura 10: platea de cimentación

Figura 11: Calzadura en un sistema de pórticos con zapatas aisladas. Este ancho inicial a calzar debe ser analizado con mucho cuidado, si el ancho no es el adecuado el pórtico puede colapsar y generar daños en la propiedad vecina.

VI.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS VENTAJAS •

La calzadura en alturas menores de 6 metros es económica y rápida en su proceso constructivo de acuerdo a experiencias anteriores. La calzadura es económica en comparación de otros elementos estructurales de sostenimiento y estabilidad de taludes.

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Eficiente sistema de sostenimiento, en el caso de edificaciones de valor histórico, arquitectónico, también para su mantenimiento o reparación.

•

Sostenimiento rápido de prevención, contra el desplome o derrumbe de un talud adyacente al terreno.

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La calzadura asegura la capacidad portante a la cimentación por calzar, llevándola a un estrato más resistente.

•

La calzadura facilita en varios casos la construcción de un sótano, ya sea como garaje o almacén, en viviendas comunes.

•

El procedimiento constructivo de las calzaduras es j muy fácil de ejecutar y una adecuada

programación puede hacer aún más

rápido el proceso, debido a que el encofrado es sencillo. DESVENTAJAS •

En muchos casos con presencia de agua, ya sea por filtraciones o nivel freático la calzadura es vulnerable, debido a que se generan empujes, los cuales inclusive pueden hacer fallar la calzadura aun con apuntalamiento.

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Las calzaduras, son muros de contención en voladizo y como tales presentan en la parte superior deslizamientos laterales (giro).

•

Dificultad de vaciado del concreto ciclópeo en los paños, debido a que el concreto ciclópeo no es

muy fluido de acuerdo a las

recomendaciones. •

La calzadura no es aplicable a cualquier tipo de suelo, usualmente tiene un mejor desempeño en un suelo de tipo conglomerado.

•

La calzadura genera una invasión del terreno vecino, dejando elementos estructurales en terreno colindante y perjudicando al propietario vecino.

•

La calzadura no está diseñada para soportar grandes esfuerzos por flexión, por no tener refuerzo de acero.

•

La altura a calzar está directamente relacionada con la base, se recomienda que la base de la calzadura sea de longitud moderada (aprox. 2 – 2.5 m.) y evitar que el vaciado del concreto sea complicado y por ende el proceso constructivo.

DERECHO DE PROPIEDAD Durante

mucho tiempo no hubieron problemas con la los límites de

propiedad pero conforme comenzó a crecer la ciudad se comenzó aprovechar mejor su espacio y servicios, construyéndose edificios los cuales albergan un numero de mayor de familias en un área menor. Estas edificaciones mayormente limitaban con casas de 1 a 2 pisos, el inconveniente era la invasión del terreno vecino; cuando se sostiene la cimentación vecina, la calzadura invade el terreno ajeno, en este proceso se viene realizando actualmente sin autorización y/o conciliación con el propietario del inmueble vecino. En caso de accidentes o desplome de la vivienda vecina todas las personas se desligan de responsabilidades donde el ingeniero residente,

ingeniero estructural y la municipalidad son los

posibles culpables, en muchos casos el más perjudicado es el propietario del inmueble vecino, la falta de conocimiento de las normas del código civil permite que se siga invadiendo el terreno vecino sin ninguna indemnización.

Durante la excavación de los cimientos para viviendas o edificios se altera el confinamiento del terreno, el retiro del suelo excavado altera la cohesión del suelo generando grietas que podrían afectar la propiedad colindante. El propietario afectado por la invasión de su terreno estará en derecho de exigir una indemnización por ocupación o la demolición de la obra ejecutada en su propiedad. En este caso podemos apreciar que la calzadura invade el terreno vecino como se aprecia en la fig. 6, esta práctica es común hoy en día.

Figura1: Calzadura invade terreno vecino. En las edificaciones hoy en día la invasión del subsuelo vecino es común. Debido a la falta de información del derecho de propiedad y el respeto por la propiedad vecina, la mayoría de propietarios son perjudicados en la

disminución de su terreno por no conocer sus derechos, el código civil en sus normas explica el dominio de propiedad inmueble. En este breve informe incluimos algunas soluciones para evitar la invasión del terreno vecino, tales como: 

La solución que se da es la construcción de la calzadura en el propio terreno como se aprecia en la fig., este proceso constructivo disminuye considerablemente la invasión del terreno vecino. En este caso podemos apreciar que la calzadura está dentro del terreno disminuyendo el área útil del sótano.

Figura2: Construcción de la calzadura dentro del terreno.



Conciliar con el vecino o indemnizado por la ocupación de su terreno.



Utilizar otra estructura de sostenimiento como el muro de pantalla, este muro hace que no se invada en demasía la

propiedad vecina

sosteniéndose por medio de sus anclajes como se aprecia en la fig. 8 la invasión por parte de este sistema estructural es debido a sus anclajes que están dentro del terreno vecino, el peligro es grande debido a que en muchos casos estos anclajes se dejan tensionados y cualquier intento por edificar en la propiedad vecina destruyendo estos anclajes podría cobrar vidas humanas, es por este motivo que se recomienda de una vez terminado el muro de pantalla dejar sin tensión los anclajes.

Figura3: el muro pantalla disminuye la invasión del terreno vecino.

En el tema de la construcción de calzaduras existen muchos vacíos en la parte legal. Código civil 1984

Existe un vacío legal en la municipalidades, aprobar un proyecto con todos los planos correspondientes, mas no es obligatorio presentar un plano de calzaduras, ¿Cómo realizar una obra bien hecha si no empezamos desde los cimientos? El plano de la calzadura debe ser realizado por un especialista describiendo y analizando las viviendas colindantes con nuestro terreno, luego de hacer todo este análisis, se recomienda que deba ser obligatorio presentar el plano de calzaduras a la municipalidad, y así evitar los accidentes generados.