MUROS ELEMENTOS Y TIPOLOGÍA (1)

Transcripción

1 MUROS ELEMENTOS Y TIPOLOGÍA (1)

2 MUROS ELEMENTOS Y TIPOLOGÍA (2) MURO DE GRAVEDAD Se calcula con el empuje activo.

3 MUROS ELEMENTOS Y TIPOLOGÍA (3) MURO EN T INVERTIDA O EN L Se calcula con el empuje activo.

4 MUROS ELEMENTOS Y TIPOLOGÍA (4) ESQUEMA DE UN MUELLE DE BLOQUES Se calculan con el empuje activo

5 MUROS ELEMENTOS Y TIPOLOGÍA (5) ESQUEMA DE UN MUELLE DE BLOQUES Se calculan con el empuje activo.

6 MUROS ELEMENTOS Y TIPOLOGÍA (6) ESQUEMA DE UN MURO DE SÓTANO Se calculan con el empuje al reposo

7 MUROS ELEMENTOS Y TIPOLOGÍA (7) ESQUEMA DE ESTRIBO DE PUENTE (CIMENTACIÓN PROFUNDA) Se calculan con el empuje en reposo (pasivo si hay solicitación contra el relleno.

8 MUROS ELEMENTOS Y TIPOLOGÍA (8) MUROS DE ELEMENTOS PREFABRICADOS Muros de bloques Cribwall Muro de tierra armada Muro de gaviones Muro reforzado con geotextil

9 MUROS TEORÍA DE COULOMB PARA EL CÁLCULO DEL EMPUJE ACTIVO (1)

10 Kag(452aMUROS TEORÍA DE COULOMB PARA EL CÁLCULO DEL EMPUJE ACTIVO (2) Los empujes aumentan linealmente con la profundidad El empuje unitario indicado será: Si α = β = δ = 0 E a = K a γ z t= φ2coincide con la teoría de Rankine)

11 TEORÍA DE COULOMB PARA EL CÁLCULO DEL EMPUJE ACTIVO (3) VALORES DE K ah SEGÚN BLUM

12 TEORÍA DE COULOMB PARA EL CÁLCULO DEL EMPUJE PASIVO (1) Siendo K p, coeficiente de empuje pasivo: Siendo K p, coeficiente de empuje pasivo: K ph = Kp cos (α+δ) K pv = Kph tag (α+δ) Si, además α = β = δ = 0, K p coincide con el determinado por Rankine

13 TEORÍA DE COULOMB PARA EL CÁLCULO DEL EMPUJE PASIVO (2) VALORES DE K ph SEGÚN BLUM

14 TEORÍA DE COULOMB PARA EL CÁLCULO DE EMPUJES ACTIVO Y PASIVO CON ROZAMIENTO TIERRAS-MURO PARTICULARIZACIÓN A α = 0 Y β = 0 (MURO DE TRASDÓS VERTICAL Y RELLENO HORIZONTAL) Coeficiente de empuje activo: Coeficiente de empuje pasivo:

15 MUROS EMPUJES PARA EL CASO DE ESTRATOS HETEROGÉNEOS Para el estrato superior se calculan los empujes con la distribución lineal habitual. Para los niveles siguientes de terreno se asume que los estratos superiores actúan como sobrecarga. Si existen sobrecargas en superficie, se añaden afectándolas del coeficiente de empuje del estrato que corresponda.

16 MUROS EFECTO DE UN NIVEL FREÁTICO EN EL TERRENO DE TRASDÓS SIN FLUJO DE AGUA El terreno bajo el nivel freático tiene peso específico sumergido: γ = γ sat - γ w Además, hay que añadir el empuje del agua.

17 MUROS PROCEDIMIENTO GENERAL DE CÁLCULO DE EMPUJES (1) 1º) Cálculo de empujes horizontales 2º) Cálculo de empujes verticales E av = E ah tg (α + δ)

18 MUROS PROCEDIMIENTO GENERAL DE CÁLCULO DE EMPUJES (2) 3º) Cálculo del empuje del agua. empujes horizontales E wh = ½ γ w. H 2 w E wv = E wh. tg α 4º) Cálculo del efecto de la sobrecarga E sh = ½ q. K ah. H E sv = E sh. tg 5º) Composición de empujes E h = E ah + E wh + E sh E v = E av + E wv + E sv

19 MURO ESTUDIO DEL EQUILIBRIO DE UN MURO. SOLICITACIONES Solicitaciones exteriores sobre el muro: S F P Solicitaciones debidas al terreno E: Empuje, dependiente de q, del agua freática y características terreno. R: Resistencia pasiva de la parte enterrada del intradós. Reacciones en la base N: normal a la base T: tangencial a la base

20 MUROS ESTUDIO DEL EQUILIBRIO DE UN MURO TENSIONES EN LA BASE

21 MUROS ESTUDIO DEL EQUILIBRIO DE UN MURO RESULTANTE DE LAS FUERZAS R H : Resultante de las componentes horizontales de las acciones. R v : Resultante de las componentes verticales B = 2 (a-h. tg δ) σ = R v / b τ = σ. tg δ

22 MUROS ESTUDIO DEL EQUILIBRIO DE UN MURO COMPROBACIÓN A DESLIZAMIENTO c F d > 1,5

23 MUROS ESTUDIO DEL EQUILIBRIO DE UN MURO COMPROBACIÓN A VUELCO F v > 1,5 a 2,0

24 MUROS ESTUDIO DEL EQUILIBRIO DE UN MURO COMPROBACIÓN A HUNDIMIENTO Fórmula de Brinch Hansen: Presión normal de hundimiento σ rot viene dada por: dq Teniendo en cuenta: Ancho equivalente: B Inclinación de la carga: δ F h > 3

25 DETERMINACIÓN DE LA CARGA DE HUNDIMIENTO (II) N q, N c, N γ = Factores de capacidad de carga, adimensionales y dependientes del ángulo de rozamiento interno. S q, t q, r q = Factores adimensionales para considerar el efecto de la resistencia al corte local del terreno situado sobre el plano de apoyo, la inclinación de la carga, la forma de la cimentación, la proximidad de la cimentación a un talud y la inclinación del plano de apoyo. Los subíndices q, c, γ, indican en cuál de los tres términos de la fórmula polinómica deben aplicarse.

26 FACTORES DE CAPACIDAD DE CARGA (FACTORES N) N q 1+ = 1 senφ senφ e πtgφ N c = N q 1 tgφ Nγ = 2( N q 1). tgφ Para φ = 0, se tiene: N q = 1 Nc =π +2 = 5,14 N γ = 0

27 CONSIDERACIÓN DE LA RESISTENCIA AL CORTE DEL TERRENO SOBRE EL PLANO DE APOYO (FACTORES d) Sólo cuando se puede garantizar que el terreno en cuestión sea de resistencia semejante al que existe debajo. Cuando se garantice su permanencia. No en las proximidades de un talud d d q C d D γ = 1+ 2 tg φ(1 senφ) = 1+ 2 = 1 no N N q c (1 senφ) mayorque B* 2 2 D arctg B* D arctg B*

28 CONSIDERACIÓN DE LA FORMA DE LA CIMENTACIÓN (FACTORES s) B * N q sq= sc = 1 + sγ L * N c = 1 0,3 B L * *

29 CONSIDERACIÓN DE LA INCLINACIÓN DE LAS CARGAS (FACTORES i) La inclinación penaliza apreciablemente la carga de hundimiento i i i q c γ = (1 0,7 tg iqn q 1 = N q 1 = (1 tg δ ) B 3 δ B ) 3 (1 (1 tg tgδ ) δ ) L L En caso de φ = 0: i i i q c = 1 1 = = no es H 1 B *. L. c de aplicación, pues γ N γ = 0

30 EFECTO DE LA PROXIMIDAD DE LA CIMENTACIÓN A UN TALUD (FACTORES t) Existen cimentaciones a media ladera y cimentaciones próximas a taludes (por ejemplo, estribos de puente cimentados superficialmente sobre los terraplenes de acceso) que pueden ver su carga de hundimiento notablemente reducida debido a dicho efecto.

31 EJEMPLO CÁLCULO MURO DATOS

32 DETERMINACIÓN DEL ÁREA COBARICÉNTRICA Y DE LAS TENSIONES EN LA BASE DEL MURO Si una estructura transmite a la base de su cimentación una cargaa vertical P, y dos momentos Mx y My, según los ejes x e y respectivamente, el sistema formado por estos tres esfuerzos será estáticamente equivalente a una carga vertical excéntrica de valor P situada en el punto de coordenadas: M x 0 = x M y 0 = y P P La carga de hundimiento es la que corresponde a una zapataa de dimensiones: L * = L-2 x0 B * = B 2 y0

33 COMO EL PESO PROPIO DEL MURO Y LA SUBPRESIÓN ESTÁN APLICADOS A 1,5 M DEL CENTRO DE LA BASE:

34 COEFICIENTE DE SEGURIDAD FRENTE AL DESLIZAMIENTO SE SUPONE QUE LA BASE DEL MURO ES RUGOSA Y QUE EL CONTACTO MURO- CIMIENTO TIENE LA MISMA RESISTENCIA QUE LOS ACARREOS

35 SEGURIDAD FRENTE AL HUNDIMIENTO TENIENDO EN CUENTA QUE LA FUERZA DE FILTRACIÓN PRODUCE UN EFECTO EQUIVALENTE A UNA FUERZA HORIZONTAL DE 50 KN/ML APLICADA EN LA BASE

36 MEJORA DEL COEFICIENTE DE SEGURIDAD FRENTE A HUNDIMIENTO CASO 1: REALIZAR UN DRENAJE EN LA BASE REDUCIENDO LA SUBPRESIÓN Y LA FUERZA DE ARRASTRE A LA MITAD

37 MEJORA DEL COEFICIENTE DE SEGURIDAD FRENTE A HUNDIMIENTO CASO 2: ADICIONALMENTE AL CASO 1, ANCLAJE PASANDO POR EL CENTRO DEL ÁREA COBARICÉNTRICA CALCULADA ANTERIORMENTE CALCULAR EL MÁXIMO VALOR CONSEGUIBLE DEL COEFICIENTE DE SEGURIDAD Y LA CARGA DEL ANCLAJE

38 MURO EJEMPLO DE MURO DE CONTENCIÓN (1)

39 MURO EJEMPLO DE MURO DE CONTENCIÓN (2) 1. DESLIZAMIENTO: F d = 2.62 Supone σ constante, lo cual es físicamente imposible (al crecer R H, crecería σ ). 2. HUNDIMIENTO: F h = 2,63 Supone un crecimiento difícilmente imaginable de las tensiones con δ constante. 3. VUELCO: Fv = 3,17 Supone una situación de equilibrio independiente de la c y φ del terreno. Antes de llegar a esta situación límite σ superaría la carga de hundimiento.

40 MURO REFLEXIONES SOBRE LOS COEFICIENTES DE SEGURIDAD DEL CIMIENTO No es posible que una cimentación de un muro falle teóricamente si los 3 coeficientes Fd, Fh y Fv son simultáneamente superiores a la unidad. No obstante, los coeficientes tradicionales difícilmente tienen significado físico para el fallo de un muro. PROPUESTA DE UN COEFICIENTE DE SEGURIDAD PARA MUROS SEGÚN UNA TRAYECTORIA TENSIONAL LÓGICA.

41 MUROS COEFICIENTE DE SEGURIDAD DE LA CIMENTACIÓN DE UN MURO (1) 1. SOLICITACIONES EN LA BASE DEL MURO Definidas por τ, σ β: B = 2 ( a σ ' h tag δ ) = Rv = ; τ = B 2 ( a R B H ; h τ ) σ 2. CONDICIONES DE ROTURA DEL CIMIENTO (DESLIZAMIENTO, VUELCO Y HUNDIMIENTO): σ ' = rot 3. ELIMINANDO β DE 1) Y 2): f τ rot = g (σ rot ) ( τ rot, B, τ σ ' rot rot )

42 MUROS COEFICIENTE DE SEGURIDAD DE LA CIMENTACIÓN DE UN MURO (2) TRAYECTORIA DE ROTURA: CRECIMIENTO MONÓTONO DEL EMPUJE HORIZONTAL DE TIERRAS R H : R V σ ' = τ = RH 2 ( a h R V ) σ ' R V R H RECTA CON PENDIENTE a h

43 MUROS COEFICIENTE DE SEGURIDAD DE LA CIMENTACIÓN DE UN MURO (3) La distancia del punto representativo de las acciones de cálculo (σ, τ) a la línea de rotura según una trayectoria físicamente representativa representa un coeficiente de seguridad único de la cimentación del muro.

44 MUROS COEFICIENTEE DE SEGURIDADD DE LA CIMENTACIÓN DE UN MURO (4)

45 SEGURIDAD FRENTE AL VUELCO RETRANQUEO DEL EJEE DE GIRO Debido a la plastificación del terreno, el vuelco se produce respecto a un eje de giro retranqueado. Para el cálculo se toma: F d. H H cá álculo = Una vez calculado p, el retranqueo d será: d = 1 2 p V.L

46 VUELCO PLÁSTICO MOMENTO DE VUELCO RESPECTO AL EJE GIRO (CENTRO ÁREA B): DE R' V F. R H. h 2( a htag a 2 δ = F. h. tag δ = h tag δ F POR OTRA PARTE: F = F. R R H H = ( mayor.) R H R H = (ma tag δ tag δ ayor.) SIENDO tag HUNDIMIENTO y) δ (may EN B: LA QUE PRODUCE R ' V = σ ' HU B = UND. f (c, ϕ, γ, tag δ (may.) )

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48 COEFICIENTES DE SEGURIDAD PARA EL FALLO DE CIMIENTO EN MUROS MODO DE FALLO COMBINA- CIÓN CASI PERMA- NENTE(*) F 1 COMBINA- CIÓN CARÁCTER. F 2 COMBINA- CIÓN ACCIDENTAL F 2 Estabilidad global 1,50 1,30 1,10 Hundimiento 3,00 2,60 2,20 Deslizamiento 1,50 1,30 1,10 Resistencia 3,00 2,60 2,20 Horizontal Vuelco plástico 1,50 1,30 1,10 Vuelco rígido 2,00 1,80 1,50

49 ESQUEMA DE CIMENTACIÓN EN ROCA A MEDIA LADERA

50 CIMENTACIÓN SITUADA EN LA CORONACIÓN DE UN TALUD El problema ha sido reducido a ábacos por Meyerhof (1965 c), el cual recomienda utilizar la ecuación: p h = c N cq + 1/2 γ B N γq Para φ = 0 la expresión correspondiente es: p h = c N cq + γ D

51 COEFICIENTEE DE LA CARGA DE HUNDIMIENTO DE UN CIMIENTO SITUADO EN LA CORONACION DE UN TALUD PARA φ = 0 (MEYERHOF, 1965)

52 COEFICIENTE DE LA CARGA DE HUNDIMIENTO DE UN CIMIENTO SITUADO EN LA CORONACION DE UN TALUD PARA φ 0 (MEYERHOF, 1965)