Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Civil TALLER DE GEOTECNIA Elementos de Sostenimiento Profesor: Dr. Ing. Zenón Aguilar Bardales Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres Aspectos Teórico Elementos de Sostenimiento 3 Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres ANCLAJES Elemento capaz de transmitir esfuerzos de tracción, y en muy pocos casos a compresión, desde la superficie del terreno hasta una zona interior del mismo. La finalidad principal de estos elementos es mejorar las condiciones de estabilidad de un terreno, talud, túnel, etc. 4 Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres Tipos de anclajes ANCLAJES ACTIVOS Estos son sometidos a una carga de tracción después de instalados. Dicha carga es no menor al 50% de la carga admisible del proyecto. El anclaje comprime al terreno que esta en contacto con la placa de apoyo y la zona del anclaje. 5 ANCLAJES PASIVOS Estos no se someten a esfuerzo alguno después de realizada la instalación. El anclaje soporta el movimiento del terreno mediante la fricción ocasionada entre el suelo y el elemento instalado. Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres Tipos de Anclajes ANCLAJES TEMPORALES Cuando la vida útil no es mayor a 2 años. La protección contra agentes externos es sencilla. ANCLAJES PERMANENTES Cuando la vida útil del anclaje es mayor a 2 años. Estos anclajes deben de contar con una mayor protección contra agentes externos, tanto en la cabeza como en la longitud libre de la barra. 6 Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres MUROS ANCLADOS EN LA CONSTRUCCIÓN 7 Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres MUROS ANCLADOS Estos muros son una mezcla entre el Soil Nailing y el Muro Pantalla. Esta técnica se emplea usualmente en terrenos donde no hay presencia de nivel freático y el suelo tenga las características geotécnicas adecuadas. Usualmente se aplica en el sostenimiento de suelos durante la excavación de sótanos. 8 Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres SOIL NAILING Este método de reciente creación es empleado para el sostenimiento de suelos en obras viales y excavaciones en general. Es de rápida ejecución y bajo coste frente a otras soluciones. Se adapta fácilmente a la geometría de los taludes. Construir un muro mediante Soil Nailing significa reforzar el suelo a medida que se excava, mediante la perforación e instalación de pernos pasivos, los cuales “cosen” las eventuales superficies de falla, trabajando fundamentalmente a la tracción y secundariamente al corte. 9 Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres Construcciones con Soil Nailing 10 Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres MURO PANTALLA Un muro pantalla se construye mediante paneles verticales sucesivos, excavados con cucharas bajo lodos (normalmente bentonita). Dicho lodo estabiliza la excavación durante la construcción. Una vez excavado el panel, se recicla el fluido estabilizante, se coloca la armadura de acero y se procede con el vaciado del concreto. 11 Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres MURO PANTALLA De acuerdo a la profundidad de excavación, la naturaleza del terreno y los esfuerzos actuantes, puede ser necesario anclar o apuntalar las pantallas en varios niveles según se avance con la excavación. 12 Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres Construcciones con Muros Pantalla 13 Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres COMPARACIÓN ENTRE SISTEMAS 14 Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres COMPARACIÓN ENTRE SISTEMAS 15 Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres COMPARACIÓN ENTRE SISTEMAS 16 Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres Caso Aplicativo: Verificación de diseño IE Roesevelt Modelo 3D Procedimiento Constructivo Muros Anclados Primer Anillo Modelo U tot 18 Dev. Strain Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres Ejemplo de Aplicación Esquema del modelo 20 Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres Propiedades de los materiales Parámetros del suelo en base al modelo Mohr – Coulomb 21 Parámetro Simbolo Primer Estrato Segundo Estrato Tercer Estrato Cuarto Estrato Unidades Modelo Model Mohr - Coulomb Mohr - Coulomb Mohr - Coulomb Mohr - Coulomb --- Comportamiento Type Drenado Drenado Drenado Drenado --- Peso Específico ϒ unsat 18.0 18.0 18.0 18.0 kN/m 3 Peso Saturado ϒ sat 18.0 18.0 18.0 18.0 kN/m 3 Modulo de Young E' 6.0E+04 1.0E+05 1.3E+05 4.8E+05 kN/m 2 Modulo de Poisson ν' 0.2 0.2 0.2 0.2 --- Cohesion C'ref 1.0 1.0 1.0 1.0 kN/m 2 Angulo de Fricción φ 35 35 35 35 ° Dilatancia Reducción de esfuerzo de interface Coeficiente de empuje en reposo ψ 5 5 5 5 ° Kinter 0.6 0.6 Rígido Rígido --- K0 Automático Automático Automático Automático --- Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres Propiedades de los materiales Parámetros de entrada del muro pantalla 22 Parámetro Simbolo Muro pantalla Unidad Comportamiento Material Type Elástico --- Rigidez Axial EA 2.00E+07 kN/m Rigidez a la flexión EI 1.67E+06 kN/m 2/m Peso específico w 15.0 kN/m/m Modulo de Poisson ν' 0.15 --- Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres Propiedades de los materiales Parámetros de entrada de los anclajes 23 Parámetro Simbolo Muro pantalla Unidad Comportamiento Material Type Elastoplástico --- Rigidez Axial EA 1.70E+06 kN/m Espaciamiento Lspacing 1.0 kN/m 2/m Tensión Máxima |Fmax,tens| 605 kN/m/m Compresión Máxima |Fmax,comp | 605 --- Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres Propiedades de los materiales Parámetros de entrada del grout (geotextil) 24 Parámetro Simbolo Muro pantalla Unidad Comportamiento Material Type Elástoplástico --- Rigidez Axial EA 1.70E+05 kN/m Tensión Máxima |Fmax,tens| 605 kN/m Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres Modelo en PLAXIS2D 25 Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres Etapas de análisis Definición de Etapas de Análisis 6.- Instalación 5.4.3.2.1.Excavaciónde yprimera tercera segunda tensado la Pantalla fase fase fase de la primera segundalínea líneade deanclajes anclajes 27 Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres Definición de Etapas de Análisis 28 Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres Resultados deformaciones Resultados deformaciones 6.- Instalación 5.4.3.2.1.Excavaciónde yprimera tercera segunda tensado la Pantalla fase fase fase de la primera segundalínea líneade deanclajes anclajes Máxima deformación: 56.82*10 -3 m 30 Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres Distribución de esfuerzos Resultados Esfuerzos 6.- Instalación 5.4.3.2.1.Excavaciónde yprimera tercera segunda tensado la Pantalla fase fase fase de la primera segundalínea líneade deanclajes anclajes 32 Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres Factor de seguridad Factor de Seguridad – Superficie de Falla Factor de Seguridad: 2.32 34 Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres Envolventes en el muro pantalla Envolvente de fuerzas cortantes Máxima fuerza cortante: -180.23 kN/m 36 Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres Envolvente de momentos flectores Máximo momento flector: -287.66 kN/m 37 Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres
