¿A que llamamos calzadura?

La calzadura es un elemento que soporta carga vertical directamente y lo transmite a un estado inferior del suelo. El término lo hemos generalizado para otro tipo de funciones y lo empleamos indistintamente para aquellas obras que se realizan con algunos 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 podía requerirse buscar un 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 tienen 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 a la ubicación de la calzadura y a su exigencia estructural.

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

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

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. (Como en el cosa tan sonado de la pantalla de contención que falló en Bogotá y fue reportada en la revista. El ingeniero Civil

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 mas 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.

CALZADURA EN CONGLOMERADO COMPACTO

La práctica de construir la calzadura fuera de los linderos del terreno por excavar, es decir en propiedad vecina, es tradicional en el Perú, en Chile y en otros países.

Cabe  preguntarnos si es correcto invadir la propiedad vecina. Evidentemente existen ventajas importantes para propietarios de la nueva construcción, entre ellas el ahorro de espacio al permitirle aprovechar el 100% de área del terreno y el control de asentamientos en la edificación existente, con lo cual se  está protegida la propiedad vecina.

En edificaciones en zonas urbanas donde el terreno cuesta mucho dinero, hay que buscar soluciones  donde la pérdida de área útil se minimice y la construcción de una pantalla puede significar perder algunos decímetros den el perímetro de la propiedad.

El mayor inconveniente al invadir el terreno vecino, esta en el perjuicio que causamos al vecino al dejarle en sus linderos, elementos estructurales que tendrá que retirar cuando quiera construir.

En todo caso, lo correcto es comunicar a los vecinos que se va a excavar y calzar usando su propiedad y eventualmente acordar con ellos algún tipo de compensación por el  uso de su propiedad y por los costos en los que eventualmente tendrá que incurrir.

En Chile generalmente las calzaduras toman la forma de una pantalla mixta de concreto armado y suelo, (fig. 6 y 7). Se construyen columnas, o mejor dicho «Vigas – Columna» – elemento que son sometidos a compresión y flexión transversal-, de concreto armado a espaciamiento que se define para cada caso en función de las condiciones particulares de la estructura por calzar y de las características del suelo, y se aprovecha si la acción de arco horizontal para la transmisión de los empujes del suelo a las vigas-columnas. Esto es posible dadas las características del conglomerado de Santiago y no veo inconveniente para su empleo en el conglomerado compacto de la zona central del valle de Lima.

En el Perú, Lima, lo usual es construir una pantalla o muros continuos de concreto simple de espesor variable, (fig. 9).

El procedimiento usual de calzadura  en los tres caos es similar, consiste en una construcción secuencial a medida que avanza la calzadura. Son procedimientos que tienen una tradición muy antigua. 60 a 70 años cuando la vieja Lima comenzó a modernizarse, a construirse edificios en el Centro Histórico.

La calzadura como la conocemos es sin lugar a duda un invento criollo de los ingenieros de esa época que tuvieron que revolver el problema para proteger las casonas de adobe colindantes.

Un invento que no podemos decir que haya sido desdichado, la experiencia en general ha sido buena. Las recomendaciones para la calzadura tradicional limeña que se transcriben en la figura 10 se basan en esa práctica de muchos años en el conglomerado de Lima.

Son numerosos los ejemplos de calzaduras exitosas y son realmente pocos los casos de problemas.

Los problemas muchas veces están ligados a la presencia de agua y al haber aplicado las recomendaciones usuales mas allá de los límites establecidos sin tomar precauciones adicionales.

RESPOSABILIDAD 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 quien 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 encargarse 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 u al análisis de la situación especifica.

PRECAUSIONES 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 8m de profundidad.

DISEÑO DE LA CALZADURA

Es recomendable que antes de emprender 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-empuje lateral 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.

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.

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

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 mas 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 debe 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 calzaduras. En excavaciones profundas la longitud de los puntales de la calzadura puede llegar a ser considerable; el constructor debe evaluar la conveniencia del empleo de puntales robustos versus el empelo de puntales delgados a la luz de las necesidades de arriostre de éstos y las dificultades de obra. Es interesante comparar la práctica chilena, figuras 7 y8, con el apuntalamiento usual en nuestro medio, figura 16.

 

Monitoreo. El proceso de excavación y calzadura requiere de un monitor permanente para detectar: desplazamientos, asentamiento – mediante control topográfico permanente – aparición de grietas de tensión o grietas en las edificaciones vecinas.

Agua. La presencia de agua aumenta 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 creerse drenes para aliviar cualquier presión de agua que pueda presentarse.

Vibraciones. Las vibraciones pueden destruir la cohesión permanente 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 de suelo.

EXPERIENCIA RECIENTE EN UNA OBRA CON 5  SÓTANOS

Se trata de un edificio de esquina, en uno de los linderos existe un edificio de 14 pisos al borde del límite de propiedad y en el otro un edificio de 8 pisos alejado 2m del borde.

La forma del terreno es particular pero beneficiosa, ya que  presenta varios ángulos relativamente  cercanos que se pudieron usar en mejorar el arriostramiento temprano de la calzadura.

Se diseño la calzadura y se planifico el avance de la construcción de manera tal de proteger el área cercana a los edificios. En la zona del edificio de 14 pisos se dejó una banqueta de terreno natural y se calzó la construcción a cada lado de la banqueta de forma de crear arriostramiento permanente a la calzadura que minimizará los riesgos al retirar la banqueta, la excavación en está zona tuvo una profundidad de 18m.

Fue necesario estudiar las juntas de construcción de las losas y vigas de los sótanos,  para posibilitar la construcción parcial de los 3 sótanos más profundos, fig. 14 y 15. en la zona del edificio de 8 pisos el apuntalamiento inicial lo constituyo la rampa de bajada a sótano y luego la losa de los techos.

La calzadura se apuntaló para darle más seguridad. En la figura 16 se observa el apuntalamiento en base a pies derechos de acero, son muchos puntales que probablemente podrían ser reemplazados por otros mas robustos en menor número.

Este trabajo de calzadura siguió el procedimiento tradicional con medidas de seguridad adicionales por la mayor altura de excavaciones involucrada.

Fue un trabajo en el que las operaciones de excavación- calzadura- apuntalamiento y construcción fueron secuencias y estrictamente planificados. El proceso en un tanto lento y laborioso pero demuestra que cuando se toman precauciones adecuadas es exitosa.

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