analisis de ad de taludes con anclajes
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8/6/2019 Analisis de ad de Taludes Con Anclajes
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ANLISIS DE ESTABILIDAD
DE TALUDES CON ANCLAJES
[email protected]@bisa.com.pe
DSc. MSc. Ing.DSc. MSc. Ing. Jorge LJorge L.. Crdenas GuillnCrdenas GuillnDSc. MSc. Ing.DSc. MSc. Ing. Jorge LJorge L.. Crdenas GuillnCrdenas Guilln
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Introduccin
INDICE
Definiciones Previas
Estimacin de las Cargas de Trabajo
Anlisis de Estabilidad
Conclusiones
Aplicaciones Tpicas
1
2
3
56
7
Principio de Funcionamiento4
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1. Introduccin
La utilizacin de elementos resistentes a la traccin del terreno
para mejorar sus caractersticas mecnicas es de carcter
milenar y mundial.
ndice
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2. Definiciones Previas
El tirante es un elemento linear capaz de transmitir esfuerzos de
traccin entre sus extremidades, donde una de ellas se
encuentra ubicado afuera del terreno (Cabeza del anclaje) y a
otra es enterrada, la misma que es subdividida en Tramo
Anclado o Bulbo y Tramo Libre (parte que enlaza la Cabeza del
anclaje al Bulbo).
2.1 Definicin del anclaje
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El anclaje en forma general consta de tres partes principales:
2.2 Partes Componentes
Bulbo o Tramo Anclado
Cabeza
Tramo Libre
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El anclaje en forma general consta de tres partes principales:
2.2 Partes Componentes
Bulbo o Tramo Anclado
Cabeza
Tramo Libre
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El anclaje en forma general consta de tres partes principales:
2.2 Partes Componentes
Bulbo o Tramo Anclado
Cabeza
Tramo Libre
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El anclaje en forma general consta de tres partes principales:
2.2 Partes Componentes
Bulbo o Tramo Anclado
Cabeza
Tramo Libre
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El uso de anclajes como funcin propiamente dicha es
prcticamente restricto a casos de combate a supresin y
traccin directa. Todava es muy frecuente que los anclajes sean
utilizados de forma indirecta para permitir a ejecucin de obras
en si, o que evidentemente incluye la evacuacin decimentaciones.
3. Aplicaciones Tpicas
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Aplicaciones de anclajes en excavaciones o terraplenes
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Aplicaciones de anclajes en tuneles
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Aplicaciones de anclajes en proteccion de riberas ante laerosin
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Aplicaciones de anclajes en estabilizacin de taludes
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Aplicaciones de anclajes en estabilizacin de taludes
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Aplicaciones de anclajes en ejecucin de obras
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ndice
Aplicaciones de anclajes en ejecucin de obras
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La funcin bsica del tirante es transmitir un esfuerzo externo
de traccin para el terreno a travs del Bulbo. Evidentemente, el
esfuerzo externo es aplicado en la Cabeza del anclaje y es
transferido para el Bulbo a travs del Tramo Libre.
4. Principio de Funcionamiento
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El clculo de la capacidad de carga del Bulbo (P) puede serestimado por la siguiente formula
ultLDP XT ...!
Resistencia cortante lateral ultima del terrenoultX
D Dimetro efectivo del Bulbo
Longitud del BulboL
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Para rocas :
Xult=10%.Sa para Sa < 600psi
Sa : Resistencia a la comprensin uniaxial
(Littlejhon y Bruce, 1975) :
Para suelos cohesivos :
Xult=E.Su
E : Factor de adhesin.
Su : Resistencia cortante media no drenada.
El factor de adhesin (E) generalmente varia (Tomilnson, 1957; Peck,
1958; Woodward et. al., 1961) en un rango de 0.3 a 0.75.
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Habib propone una formula semi emprica (partiendo de la
formula propuesta por Bustamante, 1985) para el calculo de lacapacidad de carga del Bulbo (P):
sss qLDP ...T!
P
sL
sq
ds DD .E!
Capacidad de carga del Bulbo
Longitud del Bulbo
Adherencia en la zona iteracin suelo-anclaje
dD
.E
Dimetro de la perforacin
Coeficiente dado por la Tabla 1
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Tabla 1. Valores del coeficiente E para elclculo del dimetro final del Bulbo despus de
la inyeccin
Adherencia para arenas e gravas (Habib,1989)
Anterior Siguiente
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Adherencia para limos y arcillas(Habib, 1989)
Adherencia para rocas alteradas ofracturadas (Habib, 1989)
Anterior
ndice
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Muchas investigaciones fueron desarrolladas para estimar las
cargas de pretensin de los anclajes de tal forma que los
desplazamientos de las paredes se encuentren en el rango
permisible, las mismas que pueden ser clasificados en cuatro
principales categoras:
5. Estimacin de las Cargas de Trabajo
Anlisis por el mtodo de elementos finitos
Diagramas empricos de distribucin de presiones del
terreno
M
todo de reaccin lateral del terreno p-y
Mtodo de anlisis limite cinemtica
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Para un sistema de anclajes con espaciamientos uniformes la
carga solicitante (FW) del Bulbo de cada anclaje puede ser
expresada as:
5.1 Diagramas empricos de distribucinde presiones del terreno
Suelos arenosos:)...(
VH
W
N
SSHFT
K!
aNKT .65.0!
Suelos con cohesin (c) y friccin (J):
!
a
aN
KH
cKT
1.
.
.41
K
H :
Espaciamiento horizontaly vertical de los anclajes
S c e SJ :
Profundidad de excavacin
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Diagramas empricos de distribucin de presiones delterreno (Juran e Elias, 1987)
ArenasArcilla con arena
ndice
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La verificacin de un sistema de contencin, en cuanto a su
seguridad, consiste en la evaluacin de la estabilidad en los
siguientes casos:
6. Anlisis de Estabilidad
Anlisis de estabilidad local, al nivel de cada anclaje
Anlisis de estabilidad global de la estructura
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La estabilidad local debe ser satisfecha a nvel de cada anclaje atravs del siguiente critrio de falla:
6.1 Anlisis de Estabilidad Local
Tensin cortante mxima en la interface
Factor de seguridad local
Fuerza de tensin mxima o FW
Fs
LDT ault
...max
TXe
Fs
maxT
ultX
D Dimetro del Bulbo
Longitud del BulboaL
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La estabilidad local debe ser satisfecha a nvel de cada anclaje atravs del siguiente critrio de falla:
6.1 Anlisis de Estabilidad Local
Tensin cortante mxima en la interface
Factor de seguridad local
Fuerza de tensin mxima o FW
Fs
LDT ault
...max
TXe
Fs
maxT
ultX
D Dimetro del Bulbo
Longitud del BulboaL
FW PCapacidadde Cargadel Bulbo
CargaAtuanteFactorada
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Los valores del factor de seguridad en relacion al arrancamiento
son:
(en obras provisionales)
(en obras permanentes )
5.1uFS
75.1uFS
6.1.2 Factor de Seguridad Local
Anterior
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La verificacin de la estabilidad global consiste en garantizarun coeficiente de seguridad adecuado a la rotacin o translacin
de la masa del suelo que se desplace a lo largo de la superficie
potencial de falla asumida.
6.2 Anlisis de Estabilidad Global
Superfcie de falla bi-linear.
Superfcie de falla planar.
Los critrios de superfcie de falla son:
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El factor de seguridad (FS) global es definido como la relacin
de la suma de las fuerzas limites disponibles (RL) en la
inclusin y la fuerza total (Rm) requerido para mantener el
equilibrio limite:
(en obras provisionales)
(en obras permanentes )
5.1uFS
75.1uFS
6.2.1 Factor de Seguridad Global
m
L
R
RFS !
Los valores del factor de seguridad global aceptables son:
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El factor de seguridad (FS) global es definido como la relacin
de la suma de las fuerzas limites disponibles (RL) en la
inclusin y la fuerza total (Rm) requerido para mantener el
equilibrio limite:
(en obras provisionales)
(en obras permanentes )
5.1uFS
75.1uFS
6.2.1 Factor de Seguridad Global
m
L
R
RFS !
Los valores del factor de seguridad global aceptables son:
FWT
Fuerzaactuante
FuerzaResistente
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6.2.2 Criterio de Superfcie de Falla Planar
La resistencia al corte del suelo es definido por el criterio de
ruptura de MohrCoulomb, asumiendo que la resistencia es
totalmente movilizada a travs de la superficie potencial defalla.
Se asume que la superficie de falla planar (superficie de rupturade Rankine) pasa a travs del pie del muro.
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Es recomendable que el Bulbo del anclaje debe estar localizado
a una distancia H/5 despus de la superficie de ruptura asumida
o a una distancia mnima de 50 cm.
Trabajos iniciales realizados por Terzaghi (1948) demuestranque la forma de la superficie de ruptura en muros rgidos de
contencin sostenidos son fuertemente dependientes del modo
de desplazamiento y estn asociados a las distribuciones de las
presiones del terreno.
Observaciones
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Broms (1967) propone un mtodo de equilibrio limitegeneralizado (modificado del mtodo de Kranz, 1963) donde
considera una superficie de deslizamiento bi-linear pasando a
travs del ponto medio del Bulbo del anclaje.
6.2.3 Criterio de Superfcie de Falla Bi-Linear
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El polgono de fuerzas actuantes sobre la cua de suelo en lacondicin limite relaciona la presin activa del suelo retenido
Pa, la resistencia cortante del suelo (Sc e S J ) y la reaccin dela pared Pa entre otras fuerzas.
El factor de seguridad FS esta definido como:
m
L
R
RFS!
Con:
RL = FW e Rm = T
ndice
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El uso de los anclajes como funcin, propiamente dicha,
esta prcticamente restricta a casos de combate a la
supresin e traccin directa.
7. Conclusiones
La funcin bsica del anclaje es transmitir esfuerzosexternos de traccin para el terreno, a travs del Bulbo.
La transmisin de los esfuerzos es hecha por el elemento
resistente a la traccin, normalmente el acero.
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La principal ventaja en el uso de los anclajes es obtener
elevadas cargas con piezas de tamao pequeo donde los
elementos pueden ser evaluados individualmente lo que
representa una garanta de calidad.
ndice
El riesgo de corrosin es la principal desventaja,
particularmente aquellos constituidos de acero,
ocurriendo principalmente en la zona del tramo libre.