5.Taludes de Suelo Reforzado

7/26/2019 5.Taludes de Suelo Reforzado

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Muros, Taludes y Terraplenesde Suelo Reforzado

Asociacin Mexicana deIngeniera de Vas Terrestres,

A.C.


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Muros, Taludes y Terraplenesde Suelo Reforzado

Dr. en Ing. Rafael Morales y Monroy,Miembro de AMIVTAC*, SMMS*, PMI*, GMA*, IGS*, NAGS*.

Perito Profesional en Geotecnia y en Vas Terrestres por parte del Colegio deIngenieros Civiles de Mxico, A. C.

* AMIVTAC, Asociacin Mexicana de Ingeniera de Vas Terrestres, A.C.

* SMMS, Sociedad Mexicana de Mecnica de Suelos,

* PMI, Promotora Mexicana de Industrias, S. A., de C.V.,

* GMA: Geosynthetics Materials Association,

* IGS: International Geosynthetic Society,* NAGS: Noth American Geosynthetics Society.


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Clases de GeosintticosGeotextiles De acuerdo a la Norma ASTM D 4439, un geotextil se define como:

Geotextil, Adj. un geosinttico permeable compuesto

solamente de textiles Pueden ser Tejidos o No Tejidos.

Los Geotextiles estn fabricados de los siguientes materiales polmeros:

Polipropileno (85%) Polister (12%)

Polietileno (2%)

Nylon (1%) La principal caracterstica es que son porosos, de manera que permiten

el paso de agua a travs de ellos, pero a un nivel muy variable.

Las funciones principales que cumplen son: separacin, filtracin,refuerzo, drenaje y contencin de lquidos (cuando estn imprimados)


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Clases de Geotextiles

Geotextiles No Tejidos

Geotextiles Tejidos


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Clases de GeosintticosGeorredes (Geogrids) De acuerdo a la Norma ASTM D 4439, una georred se define como:

Georred, Adj. un material geosinttico conformado por juegosparalelos de costillas tensionantes, con aperturas tales quepermitan en contacto entre las partculas de suelo o cualquierotro material geotcnico

Las georredes pueden ser, bien sea, estiradas en una o dos direcciones o

tambin pueden ser tejidas mecnicamente Los materiales polmeros utilizados en la fabricacin de georredes, sonPolipropileno o Polietileno de Alta Densidad. Las georredes tejidasutilizan Polister como elemento de resistencia y estn revestidas con una

serie de materiales tales como PVC, ltex, etc. La funcin clave de los georredes, es que las aperturas entre las costillaslongitudinal y transversal, permiten que el suelo sobresalga desde un ladode la georred al otro.

Su funcin principal es la de reforzar


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Clases de georredes

Georredes de Polister

Polister, polipropileno, polietileno.

Uniaxiales y Biaxiales

Georredes de Polipropileno

Georredes de Polietileno


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Diseo de Taludes Reforzados

Asociacin Mexicana de Ingeniera de Vas Terrestres, A.C.


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Fallas

CLASIFICACIONDE TALUDES

Naturales(Laderas)

Artificiales

Cortes Terraplenes

Por creepPor geologa desfavorableFlujo de materiales en seco

por lodos

cuasechados

Derrumbes y cadosErosin

Tubificacin

rotacionalestraslacionalsuperficie compuestafallas mltiplesagretamientos



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Nomenclatura de un Talud

Talud: Una masa de suelo que no es plana sino

que posee pendientes o cambio de alturasignificativos

Altura

Pie de Talud

Altura de Nivel Fretico

Cunetas y contracunetas

Pendiente (Grados, Porcentaje, m:1, H:V)


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Principales componentes de un talud de suelo reforzado

sobre un suelo con adecuada capacidad de carga. ZONA DE SUELO REFORZADO

REFUERZO PRIMARIO

REFUERZO SECUNDARIO

PROTECCIONSUPERFICIAL

H

SUELO FIRME INCOMPRESIBLE O ROCA

TUBERIA DE DRENAJE ARROPADACON GEOTEXTIL

DREN DE CHIMENEA

SUELO RETENIDO


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Principales componentes de un terrapln

sobre suelos blandos.

B

REFUERZO

CUERPO DEL TERRAPLEN

SUELO BLANDO

SUELO FIRME O ROCA

D

H


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El papel del Suelo

Recuerde que el 90% de un sistema de Suelo

Reforzado, est constituido por Suelo. No existe ningn sistema estructural en el cual

falle el 90% del mismo y an funcione. As pues, obtener parmetros correctos del

suelo son esenciales para un diseo preciso.


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Qu se necesita conocer del suelo

en estas zonas?

Angulo de Friccin Interna ()

Peso Unitario (), [M]/[L3]

Cohesin (C), [M]/[L2]


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Cmo se consigue esta

informacin?

Angulo de Friccin Interna () - EnsayeTriaxial o de Corte Directo

Peso Unitario () - Ensaye Prctor, o de lamisma triaxial

Cohesin (C) - Ensaye Triaxial o de Corte

Directo


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Ensaye de Corte Directo

(Suelos Granulares nicamente!!)


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Ensaye Triaxial

(Suelos Cohesivos nicamente!!)


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Prueba Prctor Modificada o

Estndar (Realizado en el laboratorio)


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Determinacin de compacidades

(Suelos in situ)

Densmetro Nuclear

Cono


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Qu suelo es ideal para un muro,

terrapln o talud reforzado?

Granulares vs. Cohesivos


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Ventajas de los suelos granulares

Ms fciles de colocar y compactar,

Permeabilidad ms alta, lo cual ayuda en el

drenaje,

Angulo de friccin ms alto,

Menos susceptibles al Creep.


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Si va a usar suelos cohesivos...

Asegrese de instalar un sistema de drenaje

adecuado,

Atencin especial al potencial de Creep de

estos suelos.


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Determinacin de la resistencia de

diseo del refuerzo Empiece con la resistencia ltima del refuerzo

... Este valor se ajusta por un factor de reduccin por

daos durante la instalacin

... As como un factor de reduccin por Creep

... Y el factor de reduccin por degradacin Qumica

... Por ltimo, aplique un factor de reduccin por

degradacin Biolgica


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Mtodo GRI-GT7

Clculo de la Resistencia deDiseo de un Geosinttico

= BDCDCRIDult

SFSFSFSF

TLTDS ....


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Factores de Reduccin Recomendados

Tipo de Daos en Creep Degradacin DegradacinAplicacin Instalacin Qumica Biolgica

Separacin 1.1 a 2.5 1.5 a 2.5 1.0 a 1.5 1.0 a 1.2

Vas no Pavimentadas 1.1 a 2.0 1.5 a 2.5 1.0 a 1.5 1.0 a 1.2

Muros de Contencin 1.1 a 2.0 2.0 a 4.0 1.0 a 1.5 1.0 a 1.3

Terraplenes 1.1 a 2.0 2.0 a 3.5 1.0 a 1.5 1.0 a 1.3

Capacidad de Soporte 1.1 a 2.0 2.0 a 4.0 1.0 a 1.5 1.0 a 1.3

Estabilizacin de Taludes 1.1 a 1.5 2.0 a 3.0 1.0 a 1.5 1.0 a 1.3

Rango de Valores de Reduccin

Nota:

Los factores de Reduccin deben tomarse al inicio del Diseo y no deben

ser modificados


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Metodologa de Diseo

Anlisis de Equilibrio Mtodo de Bishop

Superficie de Falla Circular

Programa de Diseo


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Falla Rotacional

Deslizamiento en el cual la superficie de falla

es formada por una curva cuyo centro de giroest por encima del centro de gravedad delcuerpo en movimiento

La localizacin de la falla puede estarinfluenciada por las discontinuidades, juntas yestratigrafa

Los deslizamientos rotacionales se dan ensuelos homogneos


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Superficies de Falla

- FALLA SUPERFICIAL - FALLA PROFUNDA


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Anlisis de deslizamiento circular para terraplenes

sobre suelos suaves, con propiedades de

resistencia constante.

refuerzo

dovela

T

R

Dla

B

refuerzo

Red de iteracin paralocalizar el crculocrtico de rotacin

Suelo (s) decimentacin


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Anlisis de estabilidad para taludes reforzados

desplantados sobre suelos de cimentacin suaves

(segn Bonaparte y Christopher, 1987).

H

b

refuerzoPa=

KaH2

2

c = 0

suelo de cimentacinR

Cu

R = resistencia al deslizamiento debidas a (i) deslizamiento sobre elgeosinttico, o (ii) adherencia de la cimentacin y la carga de tensin al

refuerzo.


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Resistencia al corte:

Ecuacin de Coulomb

Donde:

: Resistencia al corte,c: Cohesin,

: Esfuerzo Normal Total,u: Presin de poro,

: Angulo de friccin interna del material.

tan)( uC +=


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Parmetros de diseo

Nmero de capas de suelo n,

Parmetros geotcnicos del suelo de cada

capa , c, .

Superficies piezomtricas.

Coeficiente de aceleracin ssmica.

Capas de geosinttico como refuerzo.

Factor de Seguridad contra el Pullout (1.3).


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Clculo de la capacidad de refuerzo por

pull out o extraccinq

refuerzo

refuerzo

refuerzo

1V

la


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Sismicidad

Puede conducir a la desestabilizacin de un

talud, especialmente en sismos cuya magnitudes mayor a 5.5


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Cobertura vegetal

Parmetro importante para la estabilidad del talud.

Tiende a determinar el contenido de agua en la superficie

Da consistencia por el entramado mecnico de las races

Control de infiltraciones


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Aguas Subterrneas

El agua es el factor ms asociado a las fallas entaludes.

Disminuye la resistencia al corte de los suelos.

Provoca migracin de finos.

Disminuye la cohesin.

Produce socavacin. Al aflorar, produce erosin.


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Presiones Intersticiales

La presin del agua, puede caracterizarse por el Coeficiente de

Presin Intersticial, as:

z

URU

=


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Caractersticas de Subdrenaje

Se refieren a la facilidad con que un talud puede

drenarse en el caso que llegase a saturarse.

Nula, mala, media y buena

Estas caractersticas dependen de las propiedades

hidrulicas de los materiales, as como de la

topografa y geologa del lugar.

Erosin

Es el desprendimiento y arrastre de suelo causado por elagua


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Anlisis de equilibrio limite

y factor de seguridad Factores que afectan el anlisis de estabilidad de un

talud:

Geometra del talud

Parmetros geolgicos

Presencia de grietas de tensin Cargas dinmicas (Sismos)

Flujo de Agua

Superficies de falla Circulares, planas, logartmicas, combinacin

Equilibrio Lmite


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ActuantesMomentos

sResistenteMomentos

,circularesssuperficieEn

ActuanteEsfuerzo

CortealaResistenci

=

=

FS

FS

Factor de Seguridad


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Mtodos de Anlisis

Mtodo de Bishop (1955)

Falla Circular

Divisin de la masa de suelo en Dovelas

Clculo del Factor de Seguridad:

Momentos Resistentes vs. Momentos

Actuantes, respecto a un centro de giro.


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Mtodo de Bishop


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Anlisis de Fuerzas en una Dovela


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=

= =

=

++

=

+

=

=

n

i

ii

n

i

m

i

iiii

A

m

i

iiR

Rsenw

yTRlcN

FS

M

yTM

FS

FS

1

1 1

1

)(

)tan(

ActuantesMomentos

sResistenteMomentos

Mtodo de diseo Equilibrio Lmite


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Factor de Seguridad

Seleccin del Factor de Seguridad

Si puede ocurrir la prdida de vidas humanasal fallar el talud, F.S.>1.70

Si la falla puede producir la prdida de ms

de 30% de la inversin de la obra, F.S.>1.50

Si se producen prdidas econmicas no muy

importantes, F.S.>1.3 Si la falla del talud no causa daos, F.S.>1.2


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Sistemas de Drenaje

Reducen la presin de poro, por lo tanto se

aumenta la resistencia al corte Cunetas y contracunetas

Drenes interceptores

Subdrenes de penetracin

Galeras de drenaje

Drenes Verticales

Trincheras estabilizadoras

Muros de Contencin


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Muros de Contencin

Tipos de muros:1. Concreto2. Gravedad

2.1 Mampostera,2.2 Piedra amontonada,

2.3 Concreto ciclpeo,2.4 Gaviones,

2.5 Suelo cemento,

2.6 Tierra Armada,

2.7 Suelo reforzado.

2.8 Otros.Asociacin Mexicana de Ingeniera de Vas Terrestres, A.C.


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Muros de Suelo Reforzado con Geosintticos

Muro de 8.60 m en la carretera Xalapa Coatepec:


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Metodologas de Diseo

NCMA - National Concrete Masonry

Association. AASHTO - American Association of State

Highway and Transportation Officials. FHWA Federal Highway Administration.


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Diferencias Bsicas

NCMA

Relacin L/H = 60% de la altura del muro

Longitudes Variables de refuerzo.

Re-utilizacin de los Suelos del Lugar (Si es

posible).

Profundidades reducidas de anclaje de bloques.

Se utiliza bsicamente en proyectos comerciales

o privados.


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Diferencias Bsicas

AASHTO

Relacin L/H = 70% de la altura del muro, con unalongitud mnima de 2.50m, el que sea mayor.

Longitudes Uniformes de Refuerzo.

Suelo de prstamo en la zona reforzada.

Profundidad Mnima de Anclaje de Bloques de 0.61m.

Es ms utilizado en proyectos pblicos.


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Nota

Los dos Mtodos Funcionan. En este momento,

los mtodos de Diseo de la NCMA y AASHTO

son los nicos estndares de la industria. El

trabajo de un Ingeniero es disear con prcticasestndares. La NCMA y AASHTO son los

nicos dos mtodos aprobados de diseo en los

USA.


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Partes de un Muro de Contencin

Reforzado (SRW)

Fachada

Refuerzo Geosinttico (Geotextil - Georredes)

Agregado de Drenaje.

Plataforma de Nivelacin.

Suelo


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Partes de un Muro Reforzado

Talud Variable

Subdren

Variable

Geosinttico de refuerzo

Base del muro

Relleno drenante

Base granular compactada:

mnimo 15 cm


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Informacin Requerida para el Diseo

de un Muro Reforzado

Informacin de Suelos Informacin de la Fachada

Informacin Tcnica del Geosinttico deRefuerzo

Informacin Especfica del Lugar deconstruccin


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Zonas de Suelo

Suelo reforzado

Lnea Terica de Falla

Interna

Suelo Reforzado Suelo Retenido

Suelo de cimentacin

Lnea Terica de Falla

Externa


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Geometra del muro de contencin

Establezca un perfil del muro (Niveles

Inferiores y Superiores del Muro) Determine los taludes en la cresta y pata del

muro

Identificar Sobrecargas

Consideraciones de Drenaje

C id i d Di


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Consideraciones de Diseo

Estabilidad Interna

Tipo de Refuerzo y Resistencia de Diseo

Separacin vertical de Capas de Refuerzo Longitud de Desarrollo

Estabilidad Externa

Para Volteo, F.S.1.50

Para Deslizamiento, F.S.2.0

Para Capacidad Portante, F.S. 2.0 Estabilidad Global

Superficie de Falla Circular


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Anlisis de Estabilidad

Interna

Whitcomb and Bell

Analysis Techniques for Reinforced Retaining Walls. Proc 17th

Engineering Geology and Soils Engineering Symposium , Moscow1979

S i T i d M


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Seccin Tpica de un Muro

Reforzado


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Distribucin de Cargas

Altura del

muro

Presin

del suelo

Sobre

carga

Carga

VivaSismo

+ ++


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4 Coeficiente de presin

activa del suelo

4 Sobre Carga

h = Altura vertical

=

2

452

tanKa

hq =


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dhqhshl

ahq

ahs

qK

zK

++=

=

= Empuje Lateral del

Suelo

Empuje debido a laSobre Carga

Empuje por Sismo

Empuje Total


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Estabilidad Interna - Clculos

)(4

)(2

245)(

.

ztancFSSL

ztanc

FSSL

tanzHL

LLL

SF

TS

hvo

hve

R

Re

h

allowv

+=

+=

=

+=

=

i


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Sismo

H

WC Sdin

=

2

Donde:

din: Empuje total por accin de Sismo

Cs: Coeficiente de Aceleracin Ssmica W: Peso de la masa de Suelo de Influencia

H: Altura del Muro


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Anlisis de Estabilidad Externa

Por deslizamiento, F.S.1.50 Por volteo, F.S.2.0

Por capacidad de carga, F.S. 2.0


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Movimiento Horizontal

Presin de Suelo

Deslizamiento

Grieta


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Movimiento Horizontal

Presin de Suelo

DeslizamientoGrieta

Factor de seguridad contra el


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Factor de seguridad contra el

deslizamiento

5.1.. = MotoresFuerzassResistenteFuerzas

SF d


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Presin de Suelo

Volteo


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Presin de

Suelo

Volteo

Momento

Rotacin

Grieta


71/127

Presin de

Suelo

Volteo

Momento

Rotacin

Grieta


72/127

Factor de seguridad contra el volteo

0.2

MotoresMomentos

sResistenteMomentos.. = VSF


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Capacidad de carga

Suelos de cimentacin dbiles


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Capacidad de carga

Suelo se mueve

hacia arriba

Fachada se mueve

hacia abajo

Asentamiento

Suelos de cimentacin dbiles

Factor de seguridad


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Factor de seguridad

por capacidad de carga

0.2..

21

. =+=

++=

act

ultpc

act

qfcult

q

qSF

Sobregargahq

BNNDCNq


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Estabilidad Global


77/127

Estabilidad Global

Factor de seguridad


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Factor de seguridad

por estabilidad global

=

= =++

=

=

n

i

ii

n

i

m

i

iiii

Rsenw

yTRlcNFS

FS

1

1 1

)(

)tan(

ActuantesMomentos

sResistenteMomentos


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y ahora???!


El siguiente paso es preparar los planos


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El siguiente paso es preparar los planos

y especificaciones del proyecto:

Ttulo Alturas del Muro

Secciones y Detalles Especificaciones


Vista Longitudinal


81/127

Vista Longitudinal

Secciones y Detalles


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y

M d C t i


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Muros de ContencinBalcones del Mar, Ensenada, B.C. Mx.

Geotextil: HS 400

M ros de Contencin


84/127

Muros de ContencinBalcones del Mar, Ensenada, B.C. Mx.

Geotextil: HS 400

Muros de Contencin


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Muros de Contencin

Balcones del Mar,Ensenada, B.C. Mx.

Muros de Contencin


86/127

Muros de Contencin


Muros de Contencin


87/127

Muros de Contencin


Muros de Contencin


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Muros de Contencin


Muros de Contencin


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Muros de Contencin


Muros de Contencin


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Muros de Contencin


Muros de Contencin


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Muros de Contencin


Gracias!


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Estabilizacin de un talud:h variable entre 2.20 m y 13.90 m,

longitud 132 m.Refuerzo: Geogrid

Control de Erosin: Geomatriz tridimensional



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94/127


95/127


96/127


97/127


98/127


99/127


100/127


101/127


102/127


103/127

Paso superior

Muros de Contencin

Geogrid



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105/127


106/127


107/127


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109/127

Construccin de macro-celda

Geotextil tejido



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113/127


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Constr ccin de n


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Construccin de un

muro de contencin.

Ampliacin un estacionamiento.

Geotextil tejido



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119/127

Estabilizacin de una carretera

Talud reforzado



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125/127

Taludes Reforzados

Falla de San Andrs, California



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127/127

Gracias!.

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