Presentación de PowerPoint · TIPOS DE MUROS SEGÚN SU FUNCIONAMIENTO . Muros de Recubrimiento. Su...

Ing. MSc. GONZALO HINCAPIE AGUDELO

ASPECTOS COMPLEMENTARIOS PARA EL DISEÑO Y CONSTRUCCION DE ESTRUCTURAS DE RETENCION

OBJETIVO

Sensibilizar a los diseñadores y constructores en aspectos que pasan inadvertidos pero que inciden en la estabilidad de las estructuras diseñadas.

AGENDA Introducción

De donde los factores de seguridad

Beneficio de la altura critica hc

El problema de la fricción en la base

Distribución Sísmica

Plano de desgarre

Plano de falla preexistente

Concepto del muro bandeja

Concepto de la rotación en la base

Beneficio de la base inclinada

Ubicación cardinal de un talud

Capacidad de carga del dado

Separación entre dados

Inclinación del anclaje

Introducción De donde los factores de seguridad

Beneficio de la altura critica hc

El problema de la fricción en la base

Distribución sísmica

Plano de desgarre

Plano de falla preexistente

Concepto del muro bandeja

Concepto de la rotación en la base

Beneficio de la base inclinada

Ubicación cardinal de un talud

Capacidad de carga del dado

Separación entre dados

Inclinación del anclaje

INTRODUCCION TIPOS DE MUROS SEGÚN SU FUNCIONAMIENTO

Muros de Recubrimiento. Su función principal es crear una protección superficial contra los agentes erosivos y/o la meteorización.

Muros de Sostenimiento. Su función es mantener estable la infraestructura que se pretenda construir. Se realizan alejados del terreno natural, para posteriormente rellenar el espacio, que queda, con material adecuadamente seleccionado.

Muros de Contención. Su función es la de contener el terreno natural, el cual puede inducir, sobre el muro, esfuerzos mayores que los activos, como son los tectónicos

Introducción

De donde los factores de seguridad Beneficio de la altura critica hc

El problema de la fricción en la base

Distribución sísmica

Plano de desgarre

Plano de falla preexistente

Concepto del muro bandeja

Concepto de la rotación en la base

Beneficio de la base inclinada

Ubicación cardinal de un talud

Capacidad de carga del dado

Separación entre dados

Inclinación del anclaje

DE DONDE LOS FS

Tierras en Reposo Tierras en

Estado Activo

O2

O K H γ21E A

2A K H γ

21E

sen

sen

sen

sen

K

K

K

K

E

E

a

o

a

o

a

o

1

111

H 21

H 21

FSD2

2

FACTOR DE SEGURIDAD AL DESLIZAMIENTO. F.S.D.

φSen1FSD

Entonces el factor de seguridad al deslizamiento esta dado por la expresión:

Si el ángulo de fricción interna del suelo de base es φ= 30º entonces:

5.15.0130Sen1FSD o

Para un suelo de base con un = 30º el F.S.D. = 1.5

DE DONDE LOS FS

FACTOR DE SEGURIDAD AL VUELCO. F.S.V.

H E

B W 2

3H E3B 2W

FSV A

2

H EBW H E

B W 2

FSVFSV

O

A

Para muros donde la sumatoria de fuerzas verticales está localizada aproximadamente en

el borde del tercio interior, el F.S.V., es :

F.S.V

< 2.00 – HAY TRACCIÓN (-)

= 2.00--DISTRIB. TRIÁNGULAR

> 2.00 – HAY COMPRESIÓN (+)

H EBW

3H E3BW

FSV O

DE DONDE LOS FS

H E 2B W 3

3H E2BW

FSV A

H E 2BW

3H E6BW

FSV O

3

H E 2BW H E 2B W 3

FSVFSV

O

A

Para muros macizos(rectangulares) en donde la sumatoria de fuerzas verticales esta ubicada

aproximadamente en el centro de la base, el F.S.V., es :

F.S.V

< 3.00 – HAY TRACCIÓN (-)

= 3.00 --DISTRIB. TRIÁNGULAR

> 3.00 – HAY COMPRESIÓN (+)

DE DONDE LOS FS

FACTOR DE SEGURIDAD AL VUELCO. F.S.V.

Introducción

De donde los factores de seguridad

Beneficio de la altura critica hc El problema de la fricción en la base

Distribución Sísmica

Plano de desgarre

Plano de falla preexistente

Concepto del muro bandeja

Concepto de la rotación en la base

Beneficio de la base inclinada

Ubicación cardinal de un talud

Capacidad de carga del dado

Separación entre dados

Inclinación del anclaje

ALTURA CRITICA

En el caso de suelos cohesivos, en la cresta del muro es decir en la parte superior, la presión que se ejerce es negativa; este valor permanecerá negativo hasta que la profundidad alcance un valor hc.

Se le llama altura critica a la profundidad teórica que podría alcanzar una zanja sin que sea necesario recubrirla o apuntalarla.

BENEFICIO DE ALTURA CRITICA

𝐻

ℎ = 2𝐶𝛾

(𝐻−ℎ)

𝐸 𝐸

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Beneficio de la altura critica hc

El problema de la fricción en la base Distribución sísmica

Plano de desgarre

Plano de falla preexistente

Concepto del muro bandeja

Concepto de la rotación en la base

Beneficio de la base inclinada

Ubicación cardinal de un talud

Capacidad de carga del dado

Separación entre dados

Inclinación del anclaje

FRICCION EN LA BASE

Queda a criterio del diseñador permitir el deslizamiento o no de la estructura.

Si desliza menor empuje (Ka) y posibles grietas.

Si no desliza mayor empuje (Ko).

𝑃

𝐹𝑠 = 𝐴𝑎. 𝑃

𝑃

𝐹𝑓𝑟 = 𝜇. 𝑃 𝐹𝑓𝑟 ≥ 𝐹𝑠

𝜇. 𝑃 ≥ 𝐴𝑎. 𝑃 𝜇 ≥𝐴𝑎ℎ

1 − 𝐴𝑎𝑣 𝜇 ≥ 𝐴𝑎

PROBLEMA DE LA FRICCION EN LA BASE

SOLADO

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De donde los factores de seguridad

Beneficio de la altura critica hc

El problema de la fricción en la base

Distribución sísmica Plano de desgarre

Plano de falla preexistente

Concepto del muro bandeja

Concepto de la rotación en la base

Beneficio de la base inclinada

Ubicación cardinal de un talud

Capacidad de carga del dado

Separación entre dados

Inclinación del anclaje

3𝐵

4

3𝐵

4

R

R 𝑄1𝐸 =𝑄𝑚𝑎𝑥.𝐵.1,0

2 = 𝐹𝑣 = 𝑅

𝑄1𝑆 =𝑄𝑚𝑎𝑥 𝑠𝑖𝑠.

3𝐵

4.1,0

2 = 𝐹𝑣 = 𝑅

1

2

COMPORTAMIENTO SISMICO

1 = 2

𝑄1𝐸 =𝑄𝑚𝑎𝑥.𝐵.1,0

2 = 𝐹𝑣 = 𝑅

𝑄1𝑆 =𝑄max 𝑠𝑖𝑠 .

3𝐵

4.1,0

2 = 𝐹𝑣 = 𝑅

𝑄1𝐸 .𝐵

2= 𝑄1𝑆.

3𝐵

4

2

3

4𝑄1𝐸 = 𝑄1 𝑆

𝑄1𝑆 = 1,33 𝑄1𝐸

COMPORTAMIENTO SISMICO

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Beneficio de la altura critica hc

El problema de la fricción en la base

Distribución sísmica

Plano de desgarre Plano de falla preexistente

Concepto del muro bandeja

Concepto de la rotación en la base

Beneficio de la base inclinada

Ubicación cardinal de un talud

Capacidad de carga del dado

Separación entre dados

Inclinación del anclaje

PLANO DE DESGARRE

Es el plano que forma la recta de ángulo 𝜗 desde el extremo exterior del talón hasta el trasdós del sistema de retención con la horizontal.

Todo el material depositado por debajo de dicha recta se convierte en parte integral del sistema de retención.

PLANO DE DESGARRE

𝜗 = 90 − 45 −𝜑

2. 1 −

𝛽

𝜑

PLANO DE DESGARRE

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El problema de la fricción en la base

Distribución sísmica

Plano de desgarre

Plano de falla preexistente Concepto del muro bandeja

Concepto de la rotación en la base

Beneficio de la base inclinada

Ubicación cardinal de un talud

Capacidad de carga del dado

Separación entre dados

Inclinación del anclaje

PLANOS DE FALLA PREEXISTENTES

𝛽 𝛽 45 +

𝜑

2 45 +

𝜑

2

P𝑙𝑎𝑛𝑜 𝑑𝑒 𝑓𝑎𝑙𝑙𝑎 𝑑𝑒 Rankine P𝑙𝑎𝑛𝑜 𝑑𝑒 𝑓𝑎𝑙𝑙𝑎 𝑑𝑒

Rankine

Terreno Natural

Terreno Natural

45 +𝜑𝑚2= 𝛽

𝜑𝑚 = 𝛽 − 45 . 2

𝜑𝑚 = 2. 𝛽 − 45 ≥ 0

45 +𝜑𝑚2= 𝛽

𝜑𝑚 = 2. 𝛽 − 45 ≥ 0

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El problema de la fricción en la base

Distribución sísmica

Plano de desgarre

Plano de falla preexistente

Concepto del muro bandeja Concepto de la rotación en la base

Beneficio de la base inclinada

Ubicación cardinal de un talud

Capacidad de carga del dado

Separación entre dados

Inclinación del anclaje

MUROS BANDEJAS

En lugar de transmitir todo el peso del terreno al talón, el relleno que actúa sobre las bandejas proporciona unos momentos compensadores o restauradores a los producidos por el empuje de tierras.

Ello permite construir muros sin talón o con talón muy reducido, con alzados muy esbeltos y baja relación B/H

MUROS BANDEJAS

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Plano de desgarre

Plano de falla preexistente

Concepto del muro bandeja

Concepto de la rotación en la base

Beneficio de la base inclinada

Ubicación cardinal de un talud

Capacidad de carga del dado

Separación entre dados

Inclinación del anclaje

ROTACION EN LA BASE

El empuje al cual se encuentra sometido un sistema de retención apoyado en un suelo blando, puede ocasionar pequeñas rotaciones en la base del sistema, las cuales en su desarrollo consumen una porción de la magnitud del momento de vuelco producido por el empuje de tierras. Por lo tanto el momento de diseño de la estructura de retención se reduce, y a su vez las cuantías de acero correspondientes también.

ROTACION EN LA BASE

∆

𝜃

𝒕𝒂𝒏𝜽= 𝑴𝑩𝟐𝑳

𝟏−𝝁𝟐

𝑬𝒔 I𝜽

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Concepto de la rotación en la base

Beneficio de la base inclinada Ubicación cardinal de un talud

Capacidad de carga del dado

Separación entre dados

Inclinación del anclaje

BASE INCLINADA La inclinación en la base de un sistema de retención permite la descomposición de las fuerzas actuantes en el sistema en función de la magnitud de ángulo de la inclinación, por lo tanto las fuerzas desestabilizadoras pueden llegar a realizar aportes para la estabilidad del sistema, lo que aumenta significativamente los factores de seguridad al vuelco y al deslizamiento.

BENEFICIO DE LA BASE INCLINADA

𝜶

9𝐻

20

2𝐵

3

𝑤 𝑤 sen 𝛼

𝑤 cos 𝛼

𝐸

E sen 𝛼

𝐸 cos 𝛼

δ = tan−1𝐸

𝑊

𝑵𝑺𝑹 − 𝟏𝟎 𝑯. 𝟔. 𝟕

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Distribución sísmica

Plano de desgarre

Plano de falla preexistente

Concepto del muro bandeja

Concepto de la rotación en la base

Beneficio de la base inclinada

Ubicación cardinal de un talud Capacidad de carga del dado

Separación entre dados

Inclinación del anclaje

UBICACIÓN CARDINAL DE UN TALUD

𝑎𝐶

𝑎𝐶

𝑉𝑁

𝑉𝑆

𝑤 𝑤

𝑤 𝑤

𝑎𝐶

𝑎𝐶

𝑉𝐸

𝑉𝑊

𝑤

𝑎𝑐 = 2 𝑉 ×𝑊

UBICACIÓN CARDINAL DE UN TALUD

𝑎𝑐 𝑣𝑠

𝑣0

𝑣𝑁

𝑣𝑊

𝑎𝑐

𝐼

𝐼𝐼

𝐼𝐼𝐼

𝐼V

𝐼 = Inestable 𝐼𝐼 = Semi-Inestable III = Semi-Estable IV = Estable

𝑁

𝐸 𝑤

𝑠

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Distribución sísmica

Plano de desgarre

Plano de falla preexistente

Concepto del muro bandeja

Concepto de la rotación en la base

Beneficio de la base inclinada

Ubicación cardinal de un talud

Capacidad de carga del dado Separación entre dados

Inclinación del anclaje

CAPACIDAD DE CARGA DEL DADO

𝑄𝐴𝐷𝑀 = 𝐶𝑁𝑐 + 1

2 𝛾 𝐵 𝑁𝛾

𝑄𝐴𝑃𝐿𝐼 =𝑇

𝐴𝐷𝑎𝑑𝑜

𝑄𝐴𝑃𝐿𝐼 ≤ 𝑄𝐴𝐷𝑀

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Distribución sísmica

Plano de desgarre

Plano de falla preexistente

Concepto del muro bandeja

Concepto de la rotación en la base

Beneficio de la base inclinada

Ubicación cardinal de un talud

Capacidad de carga del dado

Separación entre dados Inclinación del anclaje

Rf

Ro

B

Ѳ

Fr

S

SEPARACION ENTRE DADOS

𝑆 = 𝑅0 𝑒𝜃 tan 𝜑 + 𝐵

2

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Beneficio de la altura critica hc

El problema de la fricción en la base

Distribución sísmica

Plano de desgarre

Plano de falla preexistente

Concepto del muro bandeja

Concepto de la rotación en la base

Beneficio de la base inclinada

Ubicación cardinal de un talud

Capacidad de carga del dado

Separación entre dados

Inclinación del anclaje

INCLINACIÓN DEL ANCLAJE

𝜔 𝑇

𝛽𝐸 𝛼 𝜔

𝑆𝐼 𝜔 ≥ 𝜑𝑆𝑈𝑃 El Dado desliza

𝐻

𝑁

𝛼

INCLINACION DEL ANCLAJE

𝜔 𝑇

𝛽𝑖 𝛼 𝜔 𝐻

𝑁

𝛼

a = 90 − (𝛽𝑖 − 𝜔)

𝛼𝑚𝑎𝑥 ≤ 90 − 𝛽𝑖 Estático

𝛼𝑚𝑎𝑥 ≤ 90 − 𝛽𝑖 − 𝜃 Sísmico

MUCHAS GRACIAS…..