Apuntalamiento o revestimiento de las excavaciones

Las excavaciones se ejecutan por desmontes sucesivos de capas de 0,40 m de profundidad. Cuando la profundidad de una excavación es importante, a fin de prevenir los desmoronamientos y los riesgos de accidentes, por una parte, y para disminuir la superficie total ocupada, por parte, es conveniente y a veces necesario apuntalar o entibar las tierras.

Fig. 1 Pendiente admitida generalmente para los taludes en los proyectos.

La inclinación de los taludes naturales, en un terreno determinado, pueden ser desfavorablemente influenciada por ciertos factores externos. Las posibles infiltraciones de agua en el interior o procedentes de las lluvias, el efectos de las trepidaciones provocadas por las máquinas o los vehículos, las cargas situadas en la proximidad inmediata de la excavación, son elementos que modifican los planos de rotura de los terrenos.

En cada caso particular de excavación, estos diferentes factores deben examinarse seriamente antes de iniciar la ejecución.

De una manera general, la pared de cualquier excavación debe ser apuntada o revestida cuando la pendiente de talud excede de las relaciones siguientes:

1:1 en terrenos movedizos o desmoronables (Fig. 101a);

1:2 en terrenos blandos pero resistentes (Fig. 101b);

1:3 en terrenos muy compactos (Fig. 101c).

Pendientes máximas de los taludes admitidas en tres tipos de terrenos

a. Terrenos demoronables

b. Terrenos blandos pero resistentes

c. Terrenos muy compactos

CORTES TRANSVERSALES DE EXCAVACIONES EN ZANJA QUE OFRECEN GRARANTÍA DE SEGURIDAD

Se conserva el talud natural del terreno

Se estivan las paredes para disminuir el terreno ocupado por la excavación

Se conservan los taludes naturales para la parte superior, pero se entiba la parte inferior

Cuando las capas halladas son de diferente consistencia se efectúa los entibados con tablas verticales u horizontales.

Este método de entibación presenta evidentes riesgos porque no es posible sostener eficazmente el terreno con los puntales.

Es peligroso e incluso está prohibido en determinadas regiones establecer pendientes más pronunciadas sin la correspondiente entibación o el revestimiento. El terreno natural helado no permite en ningún caso anotar las citadas pendientes.

Los factores enunciados más arriba pueden desde luego modificar esos últimos valores disminuyendo la inclinación.

Así, esquemáticamente, las excavaciones profundas pueden presentar perfiles transversales, como los mencionados en las figuras 102 a 106.

La ejecución del apeo o entibación puede realizarse según las costumbres locales. Sin embargo, ciertos puntos son objeto de una reglamentación establecida por los servicios de seguridad y por las compañías de seguros. Entre tales condiciones merecen citarse:

a) La anchura de las excavaciones a entibar debe ser tal que la entibación pueda efectuarse en las condiciones normales.

Como mínimo dicha anchura debe ser:

_ hasta 1,00 m de profundidad

0,65 m hasta 1,50 m de profundidad

0,75 m hasta 2,00 m de profundidad

0,80 m hasta 3,00 m de profundidad

0,90 m hasta 4,00 m de profundidad

1,00 m para más de 4,00 m de profundidad

b) Es necesario entibar a tiempo, y el material destinado al revestimiento de la excavación debe estar a pie de obra con la suficiente antelación, en buen estado y en cantidad suficiente (Fig. 107).

c) La entibación de las excavaciones debe comprender tablas de 4 a 5 cm de espesor y los codales utilizados debe ser maderos, rollizos y de sección proporcionada a los esfuerzos que han de soportar. El diámetro de dichos rollizos no deben ser inferior a 10 cm para las excavaciones más estrechas de 80 cm. Debe tener, como mínimo, 12 cm para las excavaciones más anchas. Los puntales metálicos y los de madera escuadrada se autorizan siempre que su resistencia sea igual o superior a la de los rollizos. Las tablas deben quedar aseguradas a lo menos por 3 apoyos, equidistantes aproximadamente.

d) La distancia libre entre las tablas depende de la naturaleza del terreno. En terreno movedizo y fluyente (como las arenas, por ejemplo), las tablas deben estar a tope sin dejar espacio libre entre ellas. En terreno resistente, es posible, si los reglamentos locales lo autorizan, dejar un hueco entre las tablas; el fin perseguido con tal forma de entibación es impedir la puesta en movimiento de grandes masas de materiales.

e) La situación y número de los codales depende de la resistencia de las tablas utilizadas y del empuje de las tierras, que debe presumirse el más desfavorable que pueda actuar sobre las paredes de entibación. Este empuje aumenta con la profundidad.

f) Los codales deben disponerse perpendicularmente a la superficie de la tablazón. Los montantes de apeo que sostienen las tablas de servicio deben estar sostenidos por grapas o tacos que impidan todo deslizamientos verticales. Además, deben colocarse plintos o rebordes en todos los lados de los tableros de servicio.

g) El pie del montón de las tierras o escombros sacados de las excavaciones deben estar, por lo menos, a un metro de distancia de la madera de entibado o de la arista superior del talud. La tablazón de revestimiento debe rebasar el nivel de terrenos en unos 5 a 10 cm a fin de prevenir toda caída de materiales en la excavación (Fig. 108 y 109).

h) Toda excavación de más de dos metros de profundidad debe estar provista de escalera para facilitar el acceso de la misma. Esta escalera debe rebasar el nivel del suelo, por lo menos, en 75 cm (Fig. 110).

Las entibaciones pueden utilizar tablazones horizontales como travesaños verticales, o tablas verticales con travesaños horizontales.

Los croquis que siguen muestran las disposiciones adoptadas comúnmente cuando se ejecuta el revestimiento de las excavaciones. Se hace mención de las cotas y dimensiones para dar una idea de los trabajos corrientes. Para la ejecución de trabajos especiales, son necesarios cálculos estáticos, y la dirección de las operaciones deberá confiarse a especialistas (Ingenieros Civiles).

Entibación de las excavaciones

Alturas máximas admisibles sin entibación en terreno estable sin sobrecargas sobre los bordes de la excavación, sin vibraciones particulares y sin afluencia de agua.

Medidas de seguridad

Variante de entibación de tablas verticales

Entibaciones que no están a tope

Entibaciones con tablazón horizontal: en terreno consistente, las tablas pueden no estar a tope. Sin embargo, la distancia entre dos tablas debe ser limitada.

Empuje de las tierras

Para simplificar, al determinar el valor del empuje contra la entibación, admitiremos la hipótesis siguientes:

Terreno horizontal
Parámetro de entibación vertical
Ángulo de razonamiento nulo entre pared y muro, o sea empuje horizontal.

Determinación de los empujes

Según la teoría clásica, el empuje de las tierras pueden ser representado por una carga triangular que actúa sobre la parte superior del parámetro.

e = presión unitaria o específica del terreno (en Kg/cm², t/m², etc.)

e = h.y.ג donde: h = altura considerada en relación con el plano superior

Y = densidad de las tierras

ג = coeficiente de presión activa, o sea:

e₁ = presión en el nivel h1

e₂ = presión en el nivel h2

e_ג = presión en el nivel h

E = empuje general contra la pared, que actúa sobre el centro de gravedad de la superficie que representa a ese empuje .

EMPUJE DE LAS TIERRAS CONTRA LAS PAREDES DE LA ENTIBACIÓN

CARGAS SOPORTADAS POR LOS TABLEROS DE ENTIBACIÓN

Cargas unitarias en t/m² soportadas por una entibación de 1 m de altura; en función de la longitud y del espesor de la tablazón que forma horizontalmente la pared. Se ha admitido que la anchura de los travesaños de apoyo es de 20 cm.

Carga que pueden admitir los codales o rollizos que sostienen los travesaños de una entibación de tablas horizontales. Los codales metálicos regulables pueden facilitar en cierta medida el apeo de las excavaciones. Conviene asegurarse de la equivalencia de carga con los rollizos. Por otra parte, el recubrimiento de la barra y el tubo debe ser suficiente (como máximo el triple del diámetro de la barra) para evitar el pandeo cuando el alargamiento es máximo.

Vista en alzado de los travesaños

Entibación con tablas horizontales. Según la longitud de los travesaños debe preverse y distribuirse el número y la posición de los codales; véase los croquis adjuntos. La sección de los travesaños en las entibaciones corrientes es de 4 x 20, 5 x 25, 6 x 30; los rollizos de 14 de ø o de 16 de ø. En las excavaciones profundas, los travesaños pueden estar constituidos por cables o piezas de mayor sección.

Si se respectan las proporciones dadas para la puesta en obra de los codales, con secciones corrientes es raro que puedan sobrevenir roturas.