4.1.-Clasificación de los elementos de retención Un muro de retención es una estructura que se construye con el objetivo de retener o suministrar cierto grado de confinamiento lateral al suelo o a otro tipo de materiales sueltos. Estos materiales retenidos o confinados aplican presiones de empuje contra el muro y lo tienden a volcar y/o deslizar.
Los elementos de retención rígidos
son básicamente los muros que proporcionan proporcionan la estabilidad por gravedad, o como comúnmente se dice : or eso ro io pueden ser de : mampostería de piedra, concreto simple, etc.
son muros económicos para alturas bajas, hasta 3.00 - 3.50 metros
Los elementos de retención flexibles: ,;
son elementos de poco espesor (como los tablestacados) tablestacados) sometidos a momentos flexionantes y que estructuralmente estructuralmente se diseñan de concreto armado, acero Su perfil comúnmente son de una T o L, utilizan parte del peso del relleno para asegurar la estabilidad
es el tipo de muro de mayor uso; y resulta económica hasta alturas de 6.00 metros
Muros con contrafuerte
Son los que están constituidos por placas verticales que se apoyan sobre grandes voladizos espaciados re ula larm rmen entte denominados contrafuertes este tipo de muro es conveniente cuando las alturas son mayores a 6.00 metros
4.2.-Factores que determinan el tipo de cimentacion Una masa de suelo está en estado plástico si cada punto de la misma se encuentra al borde de la rotura. Rankine investigó los estados de tensión correspondientes a aquellos que se producen simultáneamente en todos los puntos de una masa semiinfinita de suelo sujeta solo a su propio peso, denominándolos estados de equilibrio plástico de Rankine.
Los estados de equilibrio plástico de Rankine: Los estados de equilibrio plástico de Rankine están representados por la figura :
donde AB representa la superficie horizontal de una masa semiinfinita de aren a sin cohesión de peso unitario E representa un prisma de base unitaria y de altura z Como el prisma es simétrico respecto a cualquier plano vertical, la presión normal en la base y la presión normal a las caras verticale s son tensiones principales
La relación entre las dos tensiones principales de un material granular, no debe de exceder el valor de: La presión vertical pv de la masa de arena. puede ser tanto la tensión principal mayor como la
valor K0 intermedio entre KA y KP, de modo
La relación:
=
donde * * *
K0 es coeficiente de la presión lateral de las tierras en reposo
KA coeficiente del empuje activo KP es el coeficiente del empuje pasivo
5.3.-Teorías y métodos para determinar empuje de tierras
Teoría de Rankine Estado activo y pasivo en rellenos de superficie inclinada Si la superficie del relleno que contiene el elemento de retención es inclinada en un ángulo β con la horizontal, las formulas correspondientes para conocer los empujes e n estados activo y pasivo son:
Los empujes son paralelos a la superficie del terreno y se aplican a un tercio de la altura del muro a partir de la base.
Estado activo. Sobrecarga uniformemente distribuida
El efecto de una sobrecarga uniformemente distribuida en un relleno horizontal, puede considerarse incrementando uniformemente la presión actuante contra el elemento de retención tomando en cuenta el efecto del coeficiente de estado activo.
Teoría de Coulomb El empuje que ejerce el suelo contra el soporte se puede determinar conociendo la cuña crítica y resolviendo gráficamente a través de una suma vectorial, debido a que co nocemos la magnitud, dirección y sentido del vector W, y las magnitudes y direcciones de los vectores F y E.
La solución matemática a la teoría de Coulomb para un suelo friccionante está dada con la siguiente formula:
Método de Culmann
El método de Culmann es un método gráfico que sirve para determinar el mayor empuje sobre el soporte, provocado por la cuña crítica de suelo. El método en suelos friccionantes, consiste en proponer varias cuñas hipotéticas de falla y dibujar los polígonos de fuerzas sobre un mismo eje, de tal forma que se pueda trazar una línea curva (línea de Culmann) que una los vectores que representan los empujes de las diferentes cuñas con la finalidad de determinar la el vector de mayor m agnitud que representa el mayor empuje sobre e l soporte (empuje activo). Con la finalidad didáctica se dibujan los vectores del peso propio en forma vertical, notándose que el máximo empuje E a corresponde al de la cuña 4 (cuña crítica), que es donde la línea de Culmann es tangente a una línea vertical.
El punto de aplicación del empuje activo se obtiene encontrando el centroide G de la cuña critica y pasando sobre éste una paralela a la superficie de crítica de falla hasta interceptarse con el soporte de retención,
Método semi-empírico de Terzaghi El Dr. Terzaghi observa que existen varios métodos empíricos para determinar el dimensionamiento de soportes de retensión, en especial muros de gravedad en vías terre stres, por lo que propone con base a su gran experiencia un método de rápida y práctica aplicación, para determinar el empuje activo en muros de poca altura (hasta 7 metros).
Determinando los valores de “ Kh” y “Kv”, dos parámetros introducidos por este método, se obtienen los
valores de las componentes horizontal y vertical del empuje:
5.4 ADEMES TIPOS:
El ademe es el elemento provisional que nos sirve Se
para contener el material en una excavación,
define:
evitando el bufamiento de material y derrumbes.
Si las paredes de la excavació n están próximas una de
Apuntalamiento
otra, se efectúa aquella por partes, a demando, por medio de tiras horizontales de madera, las paredes de la misma, y acuñándolas entre sí por medio de travesaños.
En esta forma, primero se excava y luego se adema para poder seguir excavando y evitar derrumbes
Troquel
el ademado se efectúa por medio de tarimas que se mantienen en su lugar con puntales apoyados en cuñas, que se van cambiando por otros más largos conforme se va avanzando en la exc avación. Se usa cuando la excavación es muy profunda y las paredes de la excavación están bastante retiradas una de otra
muro milan Consiste básicamente en hacer una excavación , una zanja perimetral del ancho del muro y conforme se va excavando se va rellenando lo excavado con lodos bentónicos para evitar que las paredes estabilizar la paredes del suelo.
Se utiliza para excavaciones en las que se va a extraer un gran volumen de tierra
Tablaestaca
El sistema de los tablestacas son de planchas de acero interconectados, con perfiles especiales para las esquinas.Una vez cerrado se puede excavar la obra.
cajones de cimentación profundos, estacionamientos subterráneos, excavaciones en las que se necesite contener las aredes circundantes.
5.5.-Dimensionamiento de muros Durante el proceso de diseño estructural, en el inicio debe proponerse una sección transversal de los muros de retención (muros de gravedad), y partiendo del análisis de acciones que intervienen en el mismo, se acepta o se modifica la mencionada sección, a esto se le conoce como dimensionamiento del muro de retención, es por eso que existen criterios que nos aproximan a proponer secciones más coherentes como el que se presenta a continuación:
El dimensionamiento de un muro de retención básicamente se realiza para resistir las acciones que pueden provocar: volteo, desplazamiento y esfuerzos excesivos en la base.
los muros de contención pueden ser diseñados para funcionar de manera gravitacional o como soporte estructural, y el objetivo del diseño, en ambos casos, es definir las condiciones del muro para asegurar su estabilidad usando un coeficiente de seguridad propio para cada una de las posibles fallas que pudieren producirse. Los muros de contención son solicitados por el empuje de tierras “ E”, mas solicitaciones eventuales provenientes de cargas sísmicas, y que deben sr analizadas en el diseño. Este empuje da origen a dos solicitaciones fundamentales, que puede ocasionar la falla para la estabilidad del muro. Éstas se describen a continuación: a) Falla por Volcamiento: Se produce cuando el momento de volcamiento, debido al empuje, es mayor que el momento resistente, que se obtiene con el peso del muro y del terreno colaborante. El momento de volcamiento, que tiende a hacer girar al muro hacia el exterior, en torno a su base, b) Falla de Deslizamiento : Se produce cuando la fuerza de deslizamiento y/o corte es mayor que la fuerza de fricción entre el muro y el suelo de fundación. una fuerza horizontal de deslizamiento, que tiende a desplazarlo sobre el plano de base, también hacia el exterior. c) Falla Estructural: Puede producirse debido a esfuerzos excesivos del material componente del muro, dando lugar a grietas y a desintegración. d) Falla por Presión Excesiva sobre el Terreno : Se debe a posibles asentamientos diferenciales por ser la presión actuante sobre el suelo de fundación, superior a su capacidad resistente, lo que trae como consecuencia una reducción del momento resistente.
FACTORES DE SEGURIDAD
Los factores de seguridad frente a cada tipo de falla tienen valores que se fijan, por lo general, en base a la experiencia. Pueden fluctuar entre ciertos límites, pero en todo proyecto se recomienda fijar específicamente el valor que sea más adecuado. FACTOR DE SEGURIDAD AL VOLCAMIENTO:
a.) Si se considera la carga estática:
b.) Si se considera además una acción sísmica
DONDE: “α ” es un coeficiente sísmico W
= peso del muro más peso del suelo que descansa sobre la zapata de fundación
Eh
y Ev = componentes horizontal y vertical del empuje, por metro lineal.
H
= altura total del muro.
B
= ancho de la zapata.
x
= brazo de palanca de
W
respecto de la arista exterior de la zapata.
FACTOR DE SEGURIDAD AL DESLIZAMIENTO:
a.) Si se considera la carga estática:
b.) Si se considera además una acción sísmica
DONDE: “ ” es el ángulo de fricción entre el muro y el relleno, y se puede tomar igual a “ 23 ”, “C ” es la cohesión.
5.6.- SOFTWARE DE APLICACIÓN: Geo5 un software impulsado por FineSoftware, Geo5 y su gama de programas son orientados a la solución de problemas geotécnicos, lo que lo hace diferente de los popularizados por EaglePoint, Bentley y AutoDesk, cuyo énfasis está orientado al diseño de edificaciones y desarrollo terrestre, aunque hacen otras cosas también. También hay varias aplicaciones para el diseño de elementos de cimentación, como
vigas tensoras, pilotes, micropilotes, losas de cimentación zapatas continuas.
Indudablemente, esta herramienta parece ser una buena solución para una empresa dedicada a la consultoría geotécnica en sus diferentes áreas de especialización. El programa incluye análisis de estabilidad de taludes, taludes de rocas y asentamiento de superficies por la construcción de túneles, esto incluye simulación de modelo digital de terreno (MDT)
MIDAS GTS MIDAS GTS ofrece la nueva generación de soluciones para la mecánica de suelos, ingeniería geotécnica y de túneles . Dentro de sus áreas de aplicación más destacadas se encuentran
las intersecciones de túneles no convencionales, Fundaciones profundas, excavaciones, terraplenes y estabilidad de taludes, flujo de agua subterráneo, análisis acoplados y análisis de vibraciones por terremotos.
El software cuenta con la existencia de distintos tipos de elementos de la interfaz para simular la interacción suelo-estructura. Independientemente de la complejidad de la geometría y la posición de la interface, está completamente integrado con el análisis de elementos finitos en 2D/3D.
INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE LA MONTAÑA
MECANICA DE SUELOS APLICADA
ENSAYO UNIDAD: 4
EMPUJE DE TIERRAS DOCENTE: MARCO AURELIO GOMEZ ROMERO
PRESENTA:
ALUMNO: TAURINO MARTINEZ RODRIGUEZ
TLAPA DE COMONFORT,GUERRERO
11 DE ENERO DE 2018
INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE LA MONTAÑA
MECANICA DE SUELOS APLICADA
EJERCICIOS UNIDAD: 4
EMPUJE DE TIERRAS DOCENTE: MARCO AURELIO GOMEZ ROMERO
PRESENTA:
ALUMNO: TAURINO MARTINEZ RODRIGUEZ
TLAPA DE COMONFORT,GUERRERO
11 DE ENERO DE 2017
INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE LA MONTAÑA
MECANICA DE SUELOS APLICADA
EJERCICIOS UNIDAD: 4
EMPUJE DE TIERRAS DOCENTE: MARCO AURELIO GOMEZ ROMERO
PRESENTA:
ALUMNO: TAURINO MARTINEZ RODRIGUEZ
