rev_3661cef9ffb86161d5342099e18c0062

Ultima revisin: Marzo 2008 Copyright: Civilserve GmbH Capacitacin y Ventas: M.Sc. Ing. Mariano Saucedo Civilserve GmbH, BS

TERCER CURSO DE CAPACITACIN

GGU-RETAIN

Tercer Curso de Capacitacin GGU-RETAIN

CSA-BS-03 www.civilserve.com Pgina 2 de 21

1. Introduccin

El curso de capacitacin contiene las bases tericas para el uso del programa y un ejemplo de aplicacin para el aprendizaje del mismo. Al finalizar el curso el aprendiz ser capaz de modelar distintos tipos de muros de retencin, calcular la profundidad embebida necesaria para satisfacer las condiciones de seguridad y uso de la estructura, calcular e interpretar esfuerzos internos en el muro, dimensionar la seccin del muro, as como la de anclajes y apuntalamientos, analizar el efecto de las distintas etapas constructivas y llevar a cabo distintas verificaciones de seguridad a causa de la presencia de aguas.

El curso de capacitacin est pensado para catedrticos e ingenieros con conocimientos slidos en la materia de Geotecnia, y por lo tanto los fundamentos bsicos de la teora de suelos no se analizarn en este documento. El uso del programa se mostrar mediante un ejemplo de clculo especfico, por lo que es posible que no se toquen todos los detalles del programa. Se pueden estudiar con mayor profundidad los detalles del programa en el Manual de Uso respectivo.

Los fundamentos tericos se mencionan brevemente, por lo que se recomienda que se est familiarizado con la bibliografa recomendada. De igual forma, se podr acceder en la pgina Web: www.ggu-software.com a ms informacin sobre el programa, descargar los manuales de uso y videos tutriales. Ms informaciones: [email protected]

2. Fundamentos tericos

2.1. Muro de pilotes

Este tipo de muro se compone de pilotes de hormign in situ construidos sobre la lnea del futuro muro. Dependiendo del caso a tratar puede optarse por construir los pilotes separados entre s, tangentes entre s, o superpuesto (Ver Figura 1).

La eleccin de la configuracin final depende del tipo de suelo existente, de los empujes de suelo actuantes, de la necesidad de una excavacin seca, de la restriccin de desplazamientos especificada, de los costos y de la disponibilidad de la respectiva maquinaria para la construccin.

Figura 1. Posibles configuraciones para muro de pilotes [1]



En el caso de necesitarse una excavacin seca donde adems los empujes de suelo sean de gran consideracin se optar por un muro de pilotes superpuestos. Si no hubiera presencia de aguas o la excavacin no tuviera que ser seca podra utilizarse un muro de pilotes tangentes. Si los empujes no fueran de gran consideracin y no hubiera presencia de aguas podra optarse por un muro discontinuo de pilotes. Entre los pilotes se construir una pantalla de hormign lanzado si es que el suelo existente lo exigiera.

Tanto las dimensiones de los pilotes (dimetro y largo) como su separacin quedarn determinadas por el anlisis esttico del muro y por la disponibilidad de la maquinaria requerida para la construccin. Dado que un muro de pilotes no puede ser recuperado una vez finalizada la excavacin, puede optarse por utilizarlo como parte de la futura construccin. En este caso debern tomarse en cuenta estados de carga adicionales para el dimensionamiento final del muro.

2.2. Empujes y sobrecargas

2.2.1. Sobrecargas

Adems del peso propio de la construccin, debern tomarse en cuenta en el clculo todas las sobrecargas que puedan tener influencia sobre el muro de retencin.

Debido a todas las mltiples sobrecargas existentes en obra, o ya sea debido a la sobrecarga por el trnsito colindante al muro, se adoptar siempre una sobrecarga mnima equivalente de 10 kN/m2. Para ms detalles, vase este punto en el primer curso de capacitacin [10].

2.2.2. Empuje de suelos

En estado de rotura se calcularn los empujes activo y pasivo segn las frmulas y coeficientes indicados en la figura 4 del primer curso de capacitacin [10]. Cabe notar que para el empuje de suelos generado por sobrecargas de extensin no infinitas, podr optarse por distintos tipos de distribucin.

2.2.3. Empuje de aguas

El empuje de aguas podr adoptarse como hidrosttico en aquellos casos en donde no ocurra un flujo de aguas por debajo del muro. En caso contrario debern modificarse tanto el empuje de aguas como el de suelos teniendo en cuenta el gradiente hidrulico existente. El clculo del empuje resultante de aguas debido al flujo por debajo del muro, podr hacerse mediante mtodos aproximados o bien mediante el anlisis de redes de flujo (GGU-SS-FLOW 2D). As mismo se proceder con el clculo del empuje de suelos resultante.

En las aplicaciones prcticas puede tambin darse el caso de tener ms de un acufero en el subsuelo. Ms an, estos acuferos pueden encontrarse confinados bajo una cierta subpresin. Este tipo de acuferos se los denomina en el programa acuferos artesianos. En este caso el empuje resultante de aguas ser la envolvente de todos los empujes de aguas actuantes. Para obtener el empuje resultante es entonces necesario conocer los niveles de las superficies inferior y superior de cada acufero, as como la subpresin existente en cada uno. El uso de este diagrama resultante para el clculo de muros de retencin slo es vlido si se garantiza un contacto permanente entre el muro y el suelo. De lo contrario debe emplearse la distribucin clsica del empuje de aguas (Ver [4]).



Estrato impermeable

Nivel Fretico 2Artesiano

Nivel Fretico 1

Nivel Fretico 3

Estrato impermeable

Estrato impermeable

Presin de aguas Acufero 1



Presin de aguas resultante

Figura 2. Clculo esquemtico del empuje resultante de aguas con varios acuferos

2.3. Redistribucin de empuje de suelos (EAB 2006 [4])

Si se tiene un muro con apoyos intermedios, las deformaciones en el muro sern menores en los puntos de apoyo (anclajes, apuntalamientos) que en el resto del muro, dando como resultado una redistribucin del empuje de suelos que se puede aproximar por medios de figuras de redistribucin. Dado que el agua no posee resistencia al corte, una redistribucin de este empuje no tiene lugar. Para ms detalles, vase este punto en el primer curso de capacitacin [10]. Las figuras correspondientes a un tablestacado se encuentran resumidas en la EAB [4] y as como en el anexo 6.2 de esta capacitacin.

2.4. Anlisis esttico del muro

Para el anlisis esttico del muro, el modelo variar dependiendo del tipo de concepto de seguridad que se emplee. El programa posibilita el clculo por medio del concepto de factores globales de seguridad y por medio del concepto de factores parciales de seguridad. Para ms detalles, vase este punto en el primer curso de capacitacin [10].

En este caso se emplear el concepto de coeficientes parciales de seguridad. El muro ser modelado como una viga contnua cargada con el empuje activo y cuyos apoyos representarn los anclajes y/o apuntalamientos y el empuje pasivo mobilizado. Para ms detalles, vase este punto en el primer curso de capacitacin [10].

El largo embebido del muro t es dato para el anlisis. Esto implica asumir inicialmente un valor para t. Podr asumirse un valor arbitrario o podr estimarse un valor inicial de t ms exacto por el mtodo de BLUM. Habiendo realizado el clculo con el largo t asumido, se proceder a verificar la siguiente ecuacin:

Ep

PHQQGG

EBB + ..

donde BG es la reaccin en el apoyo B por cargas permanentes, BQ es la reaccin en el apoyo B por cargas variables, EPH es el empuje pasivo actuante en toda la profundidad embebida



del muro y donde G , Q y Ep son los coeficientes parciales de seguridad (Ver anexo 6.1). Si esta ecuacin no se verificara, deber asumirse un valor mayor para t. Si se verificara en exceso, podr elegirse un valor de t menor de manera de optimizar material. Realizando entonces esta verificacin iterativamente podr encontrarse el largo embebido ptimo de muro.

Si se tratara de un muro con pie fijo o semifijo, deber sumarse al largo terico un largo adicional t debido a la simplificacin realizada a travs de la fuerza equivalente C de BLUM. Para ms detalles, vase este punto en el primer curso de capacitacin [10].

2.5. Clculo de anclajes

2.5.1. Largo y seccin de los anclajes

Del anlisis esttico es conocida la fuerza horizontal por unidad de longitud (AH) a tomar por cada anclaje. Primeramente se proceder a dimensionar la seccin del anclaje. Sabiendo la separacin entre anclajes (s), la inclinacin de los anclajes (), eligiendo un tipo de acero (fy,k) y el dimetro de un cable (d), podr fcilmente obtenerse el nmero (n) necesario de cables en el anclaje.

Seguidamente se procede a determinar el largo del anclaje. El largo mnimo del anclaje ser tal que el cuerpo de mortero inyectado quede fuera de la cua de falla debida al empuje activo. El clculo del largo final (La) de los anclajes se har mediante la verificacin a la falla de la cua profunda. Este procedimiento se describe con detalle en el primer curso de capacitacin [10].

2.5.2. Largo del cuerpo de mortero inyectado

Habiendo ya calculado en el paso anterior la carga que toma cada anclaje, puede calcularse fcilmente el largo necesario del cuerpo de mortero inyectado usando los diagramas de Ostermayer (Ver [6]). Para ms detalles, vase el curso de capacitacin [10].

2.6. Verificaciones de suma de fuerzas verticales

Al comenzar el clculo del muro tuvieron que ser asumidos valores para el ngulo de friccin muro-suelo. Para corroborar que el valor asumido para el clculo es el correcto, deber verificarse que los resultados obtenidos usando este ngulo sean compatibles con la realidad.

Para este clculo debern tomarse en cuenta todas las fuerzas verticales actuando en el sistema. Adems del peso propio GV, de posibles cargas verticales FV, de la componente vertical de la fuerza en el anclaje AV y de la componente vertical del empuje activo EAV, se tomar en consideracin la componente vertical real de la fuerza equivalente de BLUM Cv en el caso en que el pie del muro no se encuentre articulado. La suma de dichas fuerzas se comparar con la componente vertical real del empuje pasivo en el punto B multiplicada por un factor de seguridad. Para ms detalles, vase este punto en el primer curso de capacitacin.

Las componentes horizontales de las fuerzas involucradas en la verificacin son ya conocidas. Utilizando el ngulo de friccin muro-suelo asumido, pueden calcularse las componentes verticales correspondientes rpidamente. Para ms detalles, vase este punto en el primer curso de capacitacin.

De la verificacin pueden ocurrir dos situaciones:

La verificacin no se cumple, con lo que el ngulo p no fue correctamente estimado. En este caso deber asumirse un nuevo ngulo p y recalcularse el muro, ya que Ep es funcin de p.



La verificacin si se cumple. En este caso ser necesario analizar al tramo del muro embebido como un pilote bajo la carga resultante vertical obtenida. Para realizar este anlisis dirjase al programa GGU-AXPILE, a sus manuales y a la literatura ah recomendada.

2.7. Verificacin de la seguridad al levantamiento hidrulico

El levantamiento hidrulico se produce cuando la subpresin de agua actuante en un estrato de suelo es mayor a la suma de fuerzas actuando en sentido contrario. A modo de ejemplo se ilustran en la Figura 3 cuatro casos prcticos en donde la falla por levantamiento hidrulico pudiera ocurrir.

Figura 3. Levantamiento hidrulico

Como se observa en las figuras anteriores, el levantamiento hidrulico puede suceder tanto durante fases intermedias como en fases finales de construccin. Acuferos artesianos as como tambin acuferos libres pueden dar como resultado este tipo de falla.

Siendo A la subpresin de agua a la profundidad de anlisis deseada y S todas las acciones estabilizantes que actuan en sentido contrario a la subpresin de aguas, debe verificarse la siguiente condicin de seguridad:

stbGstbkdstGk SA ,,, siendo G,dst y G,stb los coeficientes parciales de seguridad para cargas desestabilizantes y estabilizantes respectivamente (Ver 6.1). Como cargas estabilizantes pueden considerarse el peso propio de estructuras, el peso de estratos de suelo superiores, el peso del estrato con Jet Grouting, el peso de losas de hormign sumergido, las fuerzas en pilotes de anclaje as



como tambin las fuerzas verticales de friccin generadas por el empuje de suelos. Para el clculo de estas ltimas fuerzas verticales se asume un factor de ajuste igual a 0.80 sobre el valor del respectivo empuje vertical actuante. Para ver ms detalles sobre este clculo, vase la EAB [4]. El clculo de las fuerzas desarrolladas en los pilotes de anclaje puede encontrarse en detalle en la DIN 1054 [2].

2.8. Verificacin de la falla de la base de la excavacin

En excavaciones profundas es necesario verificar la seguridad frente a la falla de la base de la excavacin. Esta falla puede ser causada por una alta expansin elstica de la base de la excavacin, por una alta compresin horizontal del suelo debajo de la base de la excavacin debido a la deformacin del muro y/o por una alta compresin del suelo debajo de la base de la excavacin por la accin del suelo retenido como sobrecarga.

Cuanto ms ancha sea la excavacin y cuanto ms bajo sea el ngulo de friccin interna del suelo, ms probable es la falla de la base de la excavacin. La presencia de agua fretica disminuye an ms la seguridad. Si no se cumpliera el factor mnimo de seguridad, puede optarse por incrementar la profundidad de embebimiento del muro y eventualmente por drenar la zona de falla. Para ms detalles, vase este punto en el segundo curso de capacitacin [11].

3. Uso del Programa

3.1. Sistema

A continuacin se calcular el sistema expuesto en la Figura 4.

9,00

A n c la je

N ive l F re tic o 1

A re n a ' = 34

= 19 k N /m 3 = 11 k N /m 3

k s = 1 ,0 E -0 4 m /s

G ra d o d e e m p o tra m ie n to ?

M u ro de p i lo te s

E s tra to im p e rm e a b le

2,50

M u ro d e P ilo te s

1,00

h = ?

L a = ?

L m = ?10

q = 2 0 k N /m

3,00

N iv e l F re tic o

A re n a = 3 0

= 1 9 kN /m 3 ' = 1 1 kN /m 3

k s = 1 ,0 E -04 m /sC o rd o n d e a rr io stre

3,00

4,50

0,50

h = ?

C o rd o n d e a rr io stre

10 L m = ?

L a = ?

h = ?

A n c la je

4,50

3,00

2,00

A rc illac u = 8 kN /m 2

' = 2 0 = 1 8 k N /m 3 = 1 0 k N /m 3

ks = 1 ,0 E -0 9 m /sN ive l F re tic o 2A rte s ia n o

1 ,50

2,00

0,50

A rc i lla ' = 20

= 18 k N /m 3 = 10 k N /m 3

k s = 1 ,0 E -1 2 m /s

Figura 4. Sistema a calcular



El sistema est compuesto por cuatro estratos de suelo, en los que se desea realizar una excavacin soportada por un muro de pilotes. Se tienen dos acuferos de los cuales uno presenta una cierta subpresin. Se optar por definir la longitud del muro y obtener el grado de empotramiento como resultado. En este caso se emplearn anclajes situados a 3,0 m y 9,0 m respecto a la corona del muro. Conociendo las cargas a las que estar sometida la excavacin y las propiedades del suelo, se proceder a determinar la seccin del muro y de los cordones de arriostre, el largo y la seccin de los anclajes y a realizar las correspondientes verificaciones de seguridad. Finalmente se estudiar el efecto de acuferos artesianos sobre el muro en una etapa constructiva intermedia.

Cotas y propiedades del suelo:

Estrato 1: arena, = 19 kN/m3, = 11 kN/m3, = 30, Cota 0.0 a -5.5 m Estrato 2: arcilla, cu = 8 kN/m2, = 18 kN/m3, = 10 kN/m3, = 20,

Cota -5.5 a -7.5 m, ks = 1x10-4 m/s

Estrato 3: arena, = 19 kN/m3, = 11 kN/m3, = 34, Cota -7.5 a -15.0 m Estrato 4: arcilla, cu = 30 kN/m2, = 18 kN/m3, = 10 kN/m3, = 20,

Cota -15.0 a -25.0 m, ks = 1x10-12 m/s (Estrato impermeable)

Cargas actuantes:

Tipo: viva, Clase: infinita, p = 10 kN/m2 Tipo: viva, Clase: semi infinita, p = 20 kN/m2, a = 1,50 m

Potenciales de agua:

Profundidad: -7.5 m, Potencial h = 5,0 m , , p = 2,5 m x AGUA = 25 kN/m2

3.2. Ingreso de datos

A continuacin se describen los pasos a seguir para resolver el sistema. En los primeros pasos no se representar la ventana correspondiente a la funcin del programa tratada. Para ver dichas ventanas consltese el primer curso de capacitacin.

1. Datos generales: Archivo Nuevo Se elegir el clculo con factores parciales de seguridad (DIN 1054 [2] nueva) en la parte superior de la ventana, no seleccione la opcin de alturas absolutas, seleccione la casilla para emplear secciones de lista y elija finalmente el muro de pilotes como tipo de muro.

2. Datos de la excavacin: Editor 1 Excavacin



Se ingresarn el nivel de la excavacin, el nivel fretico del lado de la excavacin y del lado del suelo. Se optar por no distribuir las cargas vivas. Se ingresar el dimetro de los pilotes del muro y la separacin entre ellos medida entre sus centros de gravedad.

3. Datos del suelo: Editor 1 Suelos En este ejemplo se tienen cuatro estratos de suelo, por lo que es necesario cambiar el nmero de estratos. Habiendo ingresado los datos del suelo, deber ingresarse la relacin entre el ngulo de friccin del suelo y el ngulo de friccin muro-suelo. Se elegir en este caso tanto para el lado activo como pasivo una relacin igual a 2/3. Adicionalmente se ingresarn las permeabilidades del suelo del lado activo y pasivo.

4. Tipo de empuje de suelos: Editor 1 Tipo de empuje de suelo Se adoptarn las opciones predeterminadas, por tratarse de un caso sin necesidad de una alta restriccin de desplazamientos.

5. Empuje activo de suelos: Editor 1 Empuje activo de suelo Se adoptarn las opciones predeterminadas.

6. Empuje pasivo de suelos: Editor 1 Empuje pasivo de suelo



Dado que el ngulo de friccin interna del suelo es menor a 35 es correcto realizar el clculo del empuje pasivo de acuerdo a Streck. Los coeficientes parciales de seguridad se mantendrn invariables.

Agua fretica: Editor 1 Agua fretica El muro se encuentra embebido en un estrato arcilloso. No obstante existe un acufero artesiano por lo que el empuje de aguas no se considerar de la forma convencional. Para poder tomar en consideracin que el estrato impermeable se activar la casilla 'No hay flujo de aguas por debajo del muro'.

7. Factores parciales para verificaciones: Editor 1 Verificaciones / Factores parciales Los coeficientes predeterminados sern adoptados. Se desear realizar la verificacin de suma de fuerzas verticales y la verificacin a falla de la base de la excavacin.

8. Levantamiento hidrulico y falla hidrulica: Editor 1 Levantamiento hidrulico y falla hidrulica

Dado que el pie del muro se encuentra embebido en un estrato impermeable, la verificacin a la falla hidrulica y levantamiento hidrulico de la excavacin no tiene sentido en la etapa final de la excavacin.

9. Sobrecargas: Editor 2 Cargas confinadas lateralmente A continuacin se ingresan los valores correspondientes a la carga distribuida confinada lateralmente.



10. Potenciales de agua: Editor 2 Potenciales A continuacin se ingresan los valores correspondientes a la subpresin de agua del acufero confinado. Este potencial de agua puede ingresarse como la altura de la columna de agua (medida desde la corona del muro) o como la presin actuante debido a dicha columna de agua. A continuacin se muestran ambas formas.

11. Anclajes: Editor 2 Anclajes Como indicado se ingresar la profundidad y el ngulo de los anclajes. El largo de los anclajes a ingresar es una estimacin que ser luego verificada. En este caso no existe ninguna pantalla de anclaje. El largo del cuerpo de mortero inyectado tiene en el programa una funcin grfica nicamente. El verdadero largo requerido deber ser determinado manualmente utilizando, por ejemplo, los diagramas de Ostermeyer. La rigidez axial ingresada corresponde a un mdulo de elasticidad de 2,10 x 107 kN/m y una seccin de 0.033 m2 debido a la separacin entre anclajes de 3.00 m. El ngulo ingresado para el primer anclaje garantiza que el cuerpo inyectado se encuentre por completo en el estrato arenoso y no en la profundidad de cambio de estrato.

12. Muro de pilotes: Editor 2 Muro de concreto in situ Se ingresar el dimetro de los pilotes del muro. Dicho valor debe estar en concordancia con el ingresado en el punto 2.

13. Propiedades del hormign: Editor 2 Mdulo de elasticidad y peso especfico Se aceptarn los valores predeterminados.



14. Acero para anclajes: Editor 2 Acero para anclajes Se desear obtener el tipo de acero ptimo para los anclajes, que adicionalmente ser verificado despus de cada anlisis. El espaciamiento de los anclajes es en este caso igual a 3,0 m.

15. Cordones de arriostre: Editor 2 Cordn de arriostre Para los cordones de arriostre existentes se buscar la seccin ptima y se desear una verificacin automtica despus de cada clculo. Se optar por ubicar a los cordones de arriostre paralelos a los anclajes.

3.3. Clculo y dimensionamiento

1. Largo adicional de muro: Sistema Largo adicional de muro Dado que el grado de empotramiento del pie del muro es desconocido, es de inters activar el clculo del largo adicional del muro. El largo adicional del muro se calcular empleando un porcentaje del largo de muro embebido calculado.

2. Opciones de clculo: Sistema Calcular Se asume un largo fijo del muro igual a 17,00 m y se desear como resultado obtener el grado de empotramiento. La redistribucin de empujes se har en base a la EAB 2006.



El programa determina para una longitud predefinida de 17,00 m un grado de empotramiento de 0.05, es decir, que el pie puede girar y desplazarse libremente.

3. Opciones de dimensionamiento: Sistema Dimensionamiento Se ingresarn las propiedades del hormign, del acero de refuerzo y el recubrimiento. Los esfuerzos mostrados para el dimensionamiento de la seccin de hormign armado sern aceptados. Adicionalmente se proceder a realizar la verificacin del ancho de fisuras.

Las verficaciones estticas respectivas pueden verse en la segunda ventana. En este caso el ancho de fisuracin es la verificacin crtica. Al analizar los resultados se observa que el refuerzo requerido es aceptable. Si no lo fuera, puede optarse por mejorar las propiedades del hormign o bien elegir un dimetro de pilote mayor.

Por razones de espacio, la ventana de resultados correspondiente al dimensionamiento de la seccin de hormign armado del muro de pilotes, se ha separado en dos partes.



3.4. Anlisis de los resultados

50)

p = 10.0

0.0

45.0

25.0

75.0

75.0

75.0Delta emp. agua

dpw [kN/m]eph/eah [kN/m]

d|(q+g),k

0.0

7.4

24.5

31.2

29.6/31.2

29.6/30.3

30.3/39.4

40.2/47.2

45.1

-0.0

-204.2/-177.7

-255.1M [kNm/m]

(q+g),k

-58.1

122.8

-320.7

244.3

-0.5

Q [kN/m](q+g),k

8.7

-66.5146.3

-236.2304.8

-90.7

N [kN/m](q+g),k

-513.2

-153.3-75.8

-427.9-332.5

-556.1

w [mm]EI = 1.636E+6 kNm/m

(q+g),k

0.1

0.0

-1.0

Anclaje 1 (22.00 m, 20.0) (226.5 ((q+g),k) kN/m) (mue = 0.41 / 0.39)St 1570/1770 6 Litzen 0,6''; lp = 4.00 m

][ 350, M = 278.8 kNm; Q = 464.7 kNsig = 19.0 kN/cm, W = 1468.0 cm

tau = 5.9 kN/cm, sig(v) = 21.6 kN/cm

Anclaje 2 (19.00 m, 10.0) (549.3 ((q+g),k) kN/m) (mue = 0.91 / 0.92)lp = 4.00 m

pq=20.01.50

3.00

6.00

3.00

En pantalla sern representados los diagramas de empujes de agua y suelo (Ntese que en el diagrama de aguas se ha considerado el estrato confinado), momentos flexores, esfuerzos de corte, esfuerzos normales y desplazamientos.

1. Principales resultados del muro de pilotes: Resultados Resultados principales



En esta ventana de resultados pueden verse entre otros, la profundidad embebida del muro, el desplazamiento y la rotacin de la corona del muro, la seccin y los esfuerzos internos mximos en el muro de pilotes. Se observa que el largo de muro ingresado es suficiente para garantizar la estabilidad y el estado de servicio del muro.

2. Resultados en apoyos intermedios: Resultados Anclajes y apuntalamientos Esta ventana es de inters para saber la carga mxima que debern tomar los apoyos intermedios. El largo final de los anclajes qued determinado a travs de la verificacin a la falla de la cua profunda.

3. Verificacin de la cua profunda: Resultados Falla de la cua profunda

Esta ventana es de inters para saber si el largo ingresado del anclaje es suficiente para la seguridad frente a la falla de la cua profunda.



4. Verificacin de la suma de fuerzas verticales: Resultados Verificacin de Sum V De la ventana inferior se entiende que la resultante de fuerzas verticales en el muro tiene sentido gravitatorio. Un levantamiento del muro queda entonces excluido. No obstante, es necesaria la verificacin de la capacidad portante del suelo al nivel del pie del muro bajo la accin de esta carga resultante. Esta verificacin podr hacerse manualmente idealizando al muro como un pilote (resistencias de punta y de friccin usando como profundidad, aquella entre el pie del muro y la base de la excavacin) o como una zapata (si el pie del muro se apoyara en un bloque macizo de hormign). Slo para el ejemplo se asumir que esta condicin se verifica.

5. Verificacin a la falla de la base de excavacin: Resultados Falla de la base de excavacin



3.5. Etapas constructivas

Para verificar la seguridad de la excavacin durante el desarrollo de su construccin se analizar el siguiente estado intermedio: etapa de excavacin del estrato arcilloso. Del clculo en estado final se conoce:

Seccin y largo del muro correspondiente a la etapa final. D = 1 m, L = 17 m Cargas correspondientes a la etapa final Profundidad de la excavacin = 5,5 m Nivel fretico artesiano con un potencial de p = 25 kN/m2 situado 2,0 m debajo de la

base de excavacin en etapa constuctiva, tanto del lado activo como del lado pasivo.

Primera lnea de anclajes ya construida La intencin de este anlisis es realizar la verificacin del levantamiento hidrulico de la excavacin al llegar a esta etapa intermedia. Aprovechando la oportunidad, se analizar tambin el estado global de la excavacin.

Empleando estos datos y siguiendo los pasos ya descritos en los puntos anteriores, se generar un nuevo modelo para esta fase intermedia cuyo nombre ser Cap3b. El archivo con los datos de la etapa final ser guardado bajo el nombre Cap3a.

1. Definicin de las nuevas condiciones: Editor 1 Excavacin Una vez extrada el agua fretica del primer acufero de la excavacin, el nivel fretico del lado de la excavacin se ubica al nivel del borde superior del acufero artesiano.

2. Definicin de los potenciales de agua: Editor 2 Potenciales



En este caso se tendrn los potenciales de agua debidos al acufero artesiano tanto del lado activo como del lado pasivo.

El nuevo sistema y en especial los potenciales de agua definidos pueden verse en la siguiente ventana:

3. Levantamiento hidrulico: Resultados Levantamiento hidrulico Luego de definir el nuevo sistema y realizar el clculo, se observa de los resultados que se cumple con la verificacin al levantamiento hidrulico del fondo de la excavacin.

4. Definicin de etapas constructivas: Fases constructivas Seleccionar archivos Aprovechando la oportunidad se realizar un anlisis global del muro bajo esta etapa intermedia (Cap3b) y luego se anlizarn los resultados en conjunto de las dos etapas. Se proceder a seleccionar los archivos correspondientes a las distintas fases constructivas. En el submen "Fases constructivas/Seleccionar archivos", podrn definirse las etapas constructivas y especificar la fase final.

5. Visualizar envolventes: Fases constructivas Mostrar resumen



Con los botones en forma de flecha que se encuentran en la barra de herramientas puede cambiarse de fase constructiva. Al cambiar de fase de construccin se mostrarn los esfuerzos internos generados hasta dicha fase en forma de diagramas envolventes as como tambin la resultante de deformaciones, considerando las predeformaciones originadas en etapas anteriores.

Al cambiar de etapa constructiva y al observar los diagramas envolventes, se observa que la etapa intermedia no es la etapa decisiva, sino que las mayores solicitaciones se presentan en la etapa constructiva final.

5.50 (1)

7.50 (2)

15.00 (3)

GW (1.00)

p = 10.0-0.3

-0.3

-0.4

-0.5

-0.6

-0.6

-0.4

-0.5

-0.7

-0.9

-1 .0

-0.8

-0.4

0.0w(G+Q) [mm]

min/max = -1.0/0.0

-19.1

-82.5

-7.0

-0 .6

-114.9

-395.0

70.4

166.8

100.3

43.9

289.1

319.1

202.0

53.5

331.2

-435.9

M(D) [kNm/m]max/min = 331.2/-435.9

-27.8

-75.0

-0.9

-112.1

-216.5

-47.9

-118.2

-87.9

131.4

13.1

404.5

266.9

106.5

414.2 -312.2

Q(D) [kNm/m]max/min = 414.2/-312.2

-44.3

-89.9

-246.8

-301.7

-350.5

-399.8

-586.7

-643.8

-700.9

-746.7

-755.6

-733.5

0.0

-756.6

N(D) [kNm/m]max/min = 0.0/-756.6

Anclaje 1 (22.00 m, 20.0) St 1570/1770 6 L itzen 0,6''; lp = 4.00 m

Anclaje 2 (19.00 m, 10.0) lp = 4.00 m

H = 5.00 m

pq=20.01.50

3.00

6.00

3.00

4. Ms Informacin

Usted puede encontrar ms informacin sobre los programas, demos y videos tutoriales en:

www.civilserve.com

www.ggu-software.com

5. BIBLIOGRAFIA

[1] Instituto de Mecnica de Suelos de la Universidad de Hannover, AGTZE. Apuntes de ctedra (Skript). 2003

[2] DIN 1054; Subsoil; Verification of the safety of earthworks and foundations, 2005

[3] DIN 4085;

[4] Recomendaciones del Grupo de Trabajo para Excavaciones EAB 2006

[5] Recomendaciones del Comit de estructuras portuarias EAU 2004

[6] Smoltczyk, U. Geotechnical Engineering Handbook 1-3. Edicin - Junio 2002

[7] Schmidt H.H.. Grundlagen der Geotechnik, zweite Auflage, 2001

[8] Simmer K.. Grundbau 1. 1994

[9] GGU-RETAIN, Manual de uso

[10] GGU-RETAIN, Primer Curso de Capacitacin, Civilserve 2007 - www.civilserve.com



[11] GGU-RETAIN, Segundo Curso de Capacitacin, Civilserve 2008 - Zona de descargas www.civilserve.com

6. Anexos

6.1. Factores parciales de seguridad segn la norma DIN 1054 [2] Cargas actuantes / solicitaciones Smbolo Caso de Carga

LF 1 LF 2 LF 3

GZ 1A: Estado lmite de la perdida de estabilidad

Cargas permanentes favorables (Peso Propio) G,stb 0.90 0.90 0.95 Cargas permanentes desfavorables (Levantamiento) G,dst 1.00 1.00 1.00 Fuerza de flujo subterrneo en suelo favorable H 1.35 1.30 1.20 Fuerza de flujo subterrneo en suelo desfavorable H 1.80 1.60 1.35 Cargas variables desfavorables Q,dst 1.50 1.30 1.00 GZ 1B: Estado lmite por falla de la construccin o sus partes

Cargas permanentes en general G 1.35 1.20 1.00 Presin de agua para determinadas condiciones de borde G,red 1.20 1.10 1.00 Cargas permanentes por empuje en estado de reposo E 0 g 1.20 1.10 1.00 Cargas variables desfavorables Q 1.50 1.30 1.00 GZ 1C: Estado lmite de la perdida completa de estabilidad

Cargas permanentes G 1.00 1.00 1.00 Cargas variables desfavorables Q 1.30 1.20 1.00 GZ 2: Estado lmite de servicio

Cargas permanentes G 1.00 Cargas variables desfavorables Q 1.00

Cargas Resistentes Smbolo Caso de Carga

LF 1 LF 2 LF 3

GZ 1B: Estado lmite por falla de la construccin o sus partes

Suelo

Resistencia del suelo Ep 1.40 1.30 1.20 Resistencia del suelo para determinacin del momento flector Ep,red 1.20 1.15 1.10 Resistencia a la falla por rotura del suelo Gr 1.40 1.30 1.20 Resistencia al deslizamiento Gl 1.10 1.10 1.10 GZ 1C: Estado lmite de la perdida completa de estabilidad

Parmetros del suelo

Angulo de friccin tan ' del suelo drenado 1.25 1.15 1.10 Cohesin c' del suelo drenado y resistencia al corte cu del suelo no drenado c,cu 1.25 1.15 1.10

6.2. Diagramas de redistribucin de empujes de suelo para muro de pilotes [4]

Dependiendo de la cantidad de apoyos intermedios existentes y su ubicacin en el muro, se deber aplicar el correspondiente diagrama de redistribucin de empujes.



Para el caso de un muro con un nico apoyo intermedio, se aplicar alguno de los siguientes tres diagramas en funcin de la altura, a la cual se encuentra dicho apoyo respecto a la altura de excavacin H. Para el segundo diagrama se tiene una relacin entre eho y ehu igual a 1,5 mientras que para el tercero igual a 2,0.

Figura 5. Diagramas para un muro con un nico apoyo intermedio

En el caso de un muro con dos apoyos intermedios, se aplicar alguno de los siguientes tres diagramas en funcin de la altura, a la cual se encuentran los apoyos.

Figura 6. Diagramas para un muro con dos apoyos intermedios

El primer diagrama representa un muro con un apoyo a nivel de la superficie y otro a una profundidad menor a la mitad de la altura de excavacin H. El segundo diagrama aplica a un muro cuyos apoyos se encuentren a una profundidad menor a la mitad de la altura de excavacin. El tercer diagrama ser entonces para aquel caso en que por lo menos un apoyo intermedio se encuentre a una profundidad mayor a la mitad de la altura de excavacin.

Si se tuviera un muro con ms de dos lneas de apoyos intermedios, se optar por alguno de los siguientes tres diagramas de acuerdo a la cantidad de apoyos intermedios existentes.

Figura 7. Diagramas para un muro con ms de dos apoyos intermedios

Para la redistribucin del empuje de suelos por alguno de estos tres ltimos casos, se tiene que ze debe estar a una profundidad entre 0,5 y 0,55 de H, siendo ze la altura de la fuerza resultante del diagrama de empujes redistribuido respecto a la base de la excavacin.1

Los cursos de capacitacin de Civilserve estn elaborados por personal tcnico especializado. Sin embargo, Civilserve no puede de ninguna manera asumir responsabilidad sobre el uso del contenido de los cursos en proyectos reales.

Documents

rev_3661cef9ffb86161d5342099e18c0062