CONSTRUCCION IV 1/73 MUROS PANTALLA

Transcripción

1 II CONSTRUCCION IV 1/73

2 II: Programa Muros con múltiples apoyos: Influencia del proceso constructivo Movilización del empuje pasivo en las bermas Análisis de la estabilidad. Criterios para la determinación de la clava Influencia del proceso constructivo Empujes sobre el muro: efecto de los apoyos Leyes de esfuerzo a considerar Condiciones que han de cumplir los forjados CONSTRUCCION IV 2/73

3 Empujes sobre muros con múltiples apoyos Las leyes de empuje activo basadas en los estados límite no son adecuadas por la gran rigidez de los muros y tener impedidos los movimientos: P 1 =0.65λ a γh P 2 =(1-4mc/γH) γh P 3 =nγh m=0,4 n= CONSTRUCCION IV 3/73

4 Metodo del circulo de rotura Modelo cinemático CONSTRUCCION IV 4/73

5 Metodo del circulo de rotura Fuerzas CONSTRUCCION IV 5/73

6 Metodo del circulo de rotura No proporciona el empuje a cualquier altura Hipótesis básicas El círculo tiene el centro en la recta de aplicación del anclaje, ya que si se supone fijo este punto, la única rotura posible es un círculo. Se establece el equilibrio de fuerzas. El equilibrio de fuerzas verticales permite el cálculo del radio El equilibrio de fuerzas horizontales permite el cálculo del esfuerzo sobre el tirante El equilibrio de momentos permite obtener la clava Resultados: Clava: 0.25H Fuerza 0.609λ a γh 2 Frente a 0.50H y 0.309λ a γh 2 del diagrama triangular CONSTRUCCION IV 6/73

7 Metodo del circulo de rotura Resultados: Clava: 0.25H Fuerza 0.609λ a γh 2 Frente a 0.50H y 0.309λ a γh 2 CONSTRUCCION IV 7/73

8 CONSTRUCCION IV 8/73 Muros pantalla Metodo del diagrama de empuje rectangular Se supone para el empuje activo rectangular Si el terreno esta estratificado se supone rectangular en cada una de las capas e igual al valor medio Las ecuaciones de equilibrio para terreno homogeneo aplicando el método del extremo libre, son: ( ) a p p p a a E T E h E h H E = + γ λ = + γ λ = ( ) ( ) p a p p a a M (c.s) M h' h H h M h' h H h H M = + γ λ = + + γ λ =

9 CONSTRUCCION IV 9/53 Muros pantalla Metodo del diagrama de empuje rectangular Resultados: 0,6 Clava h/h 0,5 0,4 0,3 0,2 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,4 0, f

10 CONSTRUCCION IV 10/53 Muros pantalla Metodo del diagrama de empuje rectangular Resultados: 1,4 Esfuerzo en tirante T/(½ γλh 2 ) 1,3 1,2 1,1 1 0,9 0,8 0,7 0, f 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,4

11 Comparación final: Método Triangular Circulo Rectangular Clava Fuerza La distribución triangular en comparación: Mayora la clava necesaria Mayora la longitud de los anclajes Minora los esfuerzos en los anclajes CONSTRUCCION IV 11/73

12 Muros con 2 o más apoyos Determinación de la clava Muros pantalla El fondo de la excavación puede experimentar una rotura si la clava no es suficiente a través de un mecanismo como el indicado Mediante el análisis plástico del mecanismo de rotura se obtiene: h H + h λ e p = πtgϕ Terzaghi, para terrenos cohesivos encontró, mediante otro mecanismo de rotura: 2c π h = H 1 + γ 2 Para clavas nulas, Terzaghi demostro que el fondo se levanta si c H > 5. 7 γ CONSTRUCCION IV 12/73

13 Muros con 2 o más apoyos Los muros con mas de dos apoyos son estables, aun sin clava, si los apoyos resisten los esfuerzos En consecuencia, no existe un mecanismo de rotura claro La secuencia de las fases de ejecución será determinante para conocer los empujes y movimientos del muro Las fases de ejecución incluirán: La ejecución de la pantalla Excavación parcial cota 1 Realización de anclaje 1 (Puntal o tirante) Excavación parcial cota 2... Construcción apoyos definitivos Retirada de anclajes provisionales CONSTRUCCION IV 13/73

14 Muros con 2 o más apoyos En consecuencia, las fases de ejecución determinaran las deformaciones del muro y los empujes del terreno Si hay agua, la modificación diferencial del nivel freático entre los dos lados de la pantalla es una condición crítica ya que motiva la aparición de los empujes hidrostáticos. Los esfuerzos finales de flexión en la pantalla serán los máximos que se produzcan durante el proceso de ejecución, ya que, en general, no será posible recuperar las deformaciones de la pantalla. Por esta razón, el criterio de diseño del proceso constructivo deberá atenerse a los siguientes criterios Garantizar la estabilidad en todo momento Minimizar el número de operaciones intermedias y el numero de apoyos provisionales Permitir el desarrollo del resto de los trabajos sin introducir dificultades adicionales No someter al muro durante la ejecución a esfuerzos mucho mayores de los que tendrá en su estado final CONSTRUCCION IV 14/73

15 Muros con 2 o más apoyos Criterios para el diseño Las leyes adoptadas para el empuje en el estado final no son un aspecto crítico Las leyes adoptadas para el empuje en las diferentes fases de construcción si que son críticas Los esfuerzos de flexión son sobreestimados por los métodos clásicos (Rowe). En consecuencia puede reducirse razonablemente el valor del empuje activo. Deben adoptarse leyes de empuje que no subestimen los esfuerzos en los tirantes El empuje pasivo solo es crítico para garantizar la estabilidad durante las fases de ejecución CONSTRUCCION IV 15/73

16 Muros con 2 o más apoyos En consecuencia pueden adoptarse las siguientes leyes: Para estados iniciales o sucesivos con pequeño movimiento El empuje al reposo Leyes empíricas Diagrama rectangular Para estados de relajación de la pantalla Empuje activo En todos los casos deben incluirse las presiones hidrostáticas presentes con ley triangular o derivada del estudio del flujo de agua En el caso de incluir anclajes activos, deberá considerarse la modificación de las tensiones y deformaciones del terreno por métodos elásticos o aproximados. CONSTRUCCION IV 16/73

17 Estabilizaciones temporales Bermas Puntales CONSTRUCCION IV 17/73

18 Estabilizaciones temporales Anclajes CONSTRUCCION IV 18/73

19 Estabilizaciones temporales Para el cálculo de los esfuerzos se adoptará diagrama de empujes rectangular: En todos los casos deben incluirse las presiones hidrostáticas presentes con ley triangular o derivada del estudio del flujo de agua CONSTRUCCION IV 19/73

20 Efecto de las bermas Las bermas solo movilizan una fracción del empuje pasivo El efecto de la berma puede ser considerado con el siguiente método: Desde el extremo de la banqueta de la berma trazar una recta con inclinación 45+f/2 Determinar m. En el tramo AM se genera el empuje pasivo Desde el final del talud trazar una paralela a la recta anterior determinando N A partir de n el empuje pasivo corresponde al del fondo de la excavación En el tramo m-n interpolar linealmente CONSTRUCCION IV 20/73

21 Anclajes Los anclajes se disponen para la estabilización de muros Provisional durante la construcción Definitiva CONSTRUCCION IV 21/73

22 Anclajes Modelos CONSTRUCCION IV 22/73

23 Anclajes Comportamiento mecánico CONSTRUCCION IV 23/73

24 Anclajes Comportamiento mecánico Anclaje pasivo: no pretensado Anclaje activo: pretensado Los anclajes activos cambian los empujes en el trasdós del muro CONSTRUCCION IV 24/73

25 Ejemplo: Muro de 4 sótanos de 3.00 m Terreno: Arena limosa Datos: g=17.7 KN/m3 f=30º CONSTRUCCION IV 25/73

26 Fases de cálculo: Determinación de la clava Cálculo en estado final (orientación) Calculo fases constructivas Armado CONSTRUCCION IV 26/73

27 Determinación de la clava Por hundimiento de fondo Muros pantalla Por compensación de empujes Clava adoptada: 2m bajo el último sótano CONSTRUCCION IV 27/73

28 Cálculo en estado final Muros pantalla Aproximación M in M tras Triangular 37,35-55,08 Rectangular 39,69-53,90 19,85 Aproximado 42,60-56,78 21, Min,ex ql 12 1 Min,cen ql Mtras ql 8 q = 0.65λ γh libre Es un estado que no se puede alcanzar si no se compensan las deformaciones previas a 2 CONSTRUCCION IV 28/73

29 CONSTRUCCION IV 29/53 Muros pantalla Primera excavación Se calcula el momento máximo de la pantalla libre en función de la excavación M M' Hlibre z 17,97 18,77 2,00 1,00 60,66 63,36 3,00 1,50 143,78 150,18 4,00 2,00 280,83 293,31 5,00 2,50 373,78 390,40 5,50 2,75 Se ha de buscar un compromiso entre: el momento máximo que solicita la pantalla La rapidez de ejecución M l' 1 λ 6 4/ 3H libre a libre γl' 2 Las fases de ejecución determinan el canto requerido si admitimos momentos mayores que los correspondientes al estado final Se excava hasta 5 m y se dispone un anclaje a 2,5 m

30 Primer anclaje La posición del primer anclaje determinará La profundidad máxima de excavación en la segunda fase, que se decidirá finalmente en función del momento máximo que solicitará a la pantalla La pantalla será estable excavando hasta 10,75 m, pero el momento es excesivo Se excava hasta 7.0 m y se dispone un segundo anclaje a 5.5 m CONSTRUCCION IV 30/73

31 Primer anclaje Muros pantalla Podemos estimar la profundidad hasta la que la pantalla es estable considerando una clava del 40% - 50% de la altura libre H max =14,8/1,4=10.6m Para obtener el momento máximo suponemos una viga apoyada-empotrada H q M M1 M2 F 4 15,44 48,26-23,99 37,71 79, ,31 60,33-29,77 77,30 90, ,17 72,39-35,43 147,05 109, ,03 84,46-40,96 256,02 131, ,89 96,53-46,37 413,25 158, ,75 108,59-51,65 627,79 188, ,61 120,66-56,81 908,69 221, ,47 132,72-61, ,01 257,17 CONSTRUCCION IV 31/73

32 Segundo anclaje Esfuerzos Anc 1 Anc 2 Trian Rect CONSTRUCCION IV 32/73

33 Segundo anclaje Flexibilidad Muros pantalla la inclusión de la flexibilidad de los anclajes reduce los esfuerzos en los anclajes Anc 1 Anc 2 Fijo Flex Aumenta los desplazamientos en cabeza de 3.3mm a 48,3mm Los esfuerzos máximos de flexión prácticamente no varían Se reducen en los apoyos y el máximo aparece en la clava CONSTRUCCION IV 33/73

34 CONSTRUCCION IV 34/53 Muros pantalla Segundo anclaje Al tener la pantalla dos anclajes aproximamos mediante las expresiones usadas para el estado inicial M in M tras F Apoyo 1 207,66 249,60 104,00 Apoyo 2 305,76 374,40 101,92

35 Fase 1 Excavar hasta 4.0 m CONSTRUCCION IV 35/73

36 Fase 2 Anclaje activo a 2.5 m CONSTRUCCION IV 36/73

37 Fase 3 Excavar hasta 7.0 m CONSTRUCCION IV 37/73

38 Fase 4 Anclaje a 5.5 m CONSTRUCCION IV 38/73

39 Fase 5 Excavación a 10 m CONSTRUCCION IV 39/73

40 Fase 6 Anclaje a 9.5 m CONSTRUCCION IV 40/73

41 Fase 7 Excavación hasta 12.3 m CONSTRUCCION IV 41/73

42 Fase 8 Construcción solera CONSTRUCCION IV 42/73

43 Fase 9 Construcción forjado 9 m CONSTRUCCION IV 43/73

44 Fase 10 Fase 11 Suprimir anclaje 9.5 m Construcción forjado 6 m CONSTRUCCION IV 44/73

45 Fase 12 Fase 13 Suprimir anclaje 5.5 m Construcción forjado 3 m CONSTRUCCION IV 45/73

46 Fase 14 Fase 15 Construcción forjado 0 m Suprimir anclaje 2.5 m CONSTRUCCION IV 46/73

47 Fase 14 Fase 15 Construcción forjado 0 m Suprimir anclaje 2.5 m CONSTRUCCION IV 47/73

48 Cargas en anclajes Muros pantalla CONSTRUCCION IV 48/73

49 Cargas en forjados Muros pantalla CONSTRUCCION IV 49/73

50 Deformaciones Muros pantalla CONSTRUCCION IV 50/73

51 Esfuerzos Muros pantalla CONSTRUCCION IV 51/73

52 Empujes Muros pantalla CONSTRUCCION IV 52/73

53 Comparación Muros pantalla La comparación entre el análisis preciso y el aproximado proporciona las siguientes conclusiones: Los empujes en el trasdós, considerando el efecto de los anclajes, son aproximadamente rectangulares. Los valores de los en los incrementos de tensión de los anclajes corresponden con los obtenidos con errores entre el 10 y 20% Los momentos flectores máximos se corresponden con los obtenidos de forma aproximada No puede esperarse un elevado nivel de precisión en los resultados y ambos métodos son igualmente válidos. La experiencia acumulada es muy importante en el desarrollo y modificación del proceso constructivo. CONSTRUCCION IV 53/73

54 Armado Muros pantalla CONSTRUCCION IV 54/73

55 Armado en 3D y despiece CONSTRUCCION IV 55/73

56 Unión de la pantalla a los forjados (1) CONSTRUCCION IV 56/73