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Ultima revisión: Marzo 2008 Copyright: Civilserve GmbH Capacitación y Ventas: M.Sc. Ing. Mariano Saucedo Civilserve GmbH, BS

TERCER CURSO DE CAPACITACIÓN

GGU-RETAIN

Tercer Curso de Capacitación GGU-RETAIN

CSA-BS-03 www.civilserve.com Página 2 de 21

1. Introducción

El curso de capacitación contiene las bases teóricas para el uso del programa y un ejemplo de aplicación para el aprendizaje del mismo. Al finalizar el curso el aprendiz será capaz de modelar distintos tipos de muros de retención, calcular la profundidad embebida necesaria para satisfacer las condiciones de seguridad y uso de la estructura, calcular e interpretar esfuerzos internos en el muro, dimensionar la sección del muro, así como la de anclajes y apuntalamientos, analizar el efecto de las distintas etapas constructivas y llevar a cabo distintas verificaciones de seguridad a causa de la presencia de aguas.

El curso de capacitación está pensado para catedráticos e ingenieros con conocimientos sólidos en la materia de Geotecnia, y por lo tanto los fundamentos básicos de la teoría de suelos no se analizarán en este documento. El uso del programa se mostrará mediante un ejemplo de cálculo específico, por lo que es posible que no se toquen todos los detalles del programa. Se pueden estudiar con mayor profundidad los detalles del programa en el Manual de Uso respectivo.

Los fundamentos teóricos se mencionan brevemente, por lo que se recomienda que se esté familiarizado con la bibliografía recomendada. De igual forma, se podrá acceder en la página Web: www.ggu-software.com a más información sobre el programa, descargar los manuales de uso y videos tutóriales. Más informaciones: [email protected]

2. Fundamentos teóricos

2.1. Muro de pilotes

Este tipo de muro se compone de pilotes de hormigón in situ construidos sobre la línea del futuro muro. Dependiendo del caso a tratar puede optarse por construir los pilotes separados entre sí, tangentes entre sí, o superpuesto (Ver Figura 1).

La elección de la configuración final depende del tipo de suelo existente, de los empujes de suelo actuantes, de la necesidad de una excavación seca, de la restricción de desplazamientos especificada, de los costos y de la disponibilidad de la respectiva maquinaria para la construcción.

Figura 1. Posibles configuraciones para muro de pilotes [1]



En el caso de necesitarse una excavación seca donde además los empujes de suelo sean de gran consideración se optará por un muro de pilotes superpuestos. Si no hubiera presencia de aguas o la excavación no tuviera que ser seca podría utilizarse un muro de pilotes tangentes. Si los empujes no fueran de gran consideración y no hubiera presencia de aguas podría optarse por un muro discontinuo de pilotes. Entre los pilotes se construirá una pantalla de hormigón lanzado si es que el suelo existente lo exigiera.

Tanto las dimensiones de los pilotes (diámetro y largo) como su separación quedarán determinadas por el análisis estático del muro y por la disponibilidad de la maquinaria requerida para la construcción. Dado que un muro de pilotes no puede ser recuperado una vez finalizada la excavación, puede optarse por utilizarlo como parte de la futura construcción. En este caso deberán tomarse en cuenta estados de carga adicionales para el dimensionamiento final del muro.

2.2. Empujes y sobrecargas

2.2.1. Sobrecargas

Además del peso propio de la construcción, deberán tomarse en cuenta en el cálculo todas las sobrecargas que puedan tener influencia sobre el muro de retención.

Debido a todas las múltiples sobrecargas existentes en obra, o ya sea debido a la sobrecarga por el tránsito colindante al muro, se adoptará siempre una sobrecarga mínima equivalente de 10 kN/m2. Para más detalles, véase este punto en el primer curso de capacitación [10].

2.2.2. Empuje de suelos

En estado de rotura se calcularán los empujes activo y pasivo según las fórmulas y coeficientes indicados en la figura 4 del primer curso de capacitación [10]. Cabe notar que para el empuje de suelos generado por sobrecargas de extensión no infinitas, podrá optarse por distintos tipos de distribución.

2.2.3. Empuje de aguas

El empuje de aguas podrá adoptarse como hidrostático en aquellos casos en donde no ocurra un flujo de aguas por debajo del muro. En caso contrario deberán modificarse tanto el empuje de aguas como el de suelos teniendo en cuenta el gradiente hidráulico existente. El cálculo del empuje resultante de aguas debido al flujo por debajo del muro, podrá hacerse mediante métodos aproximados o bien mediante el análisis de redes de flujo (GGU-SS-FLOW 2D). Así mismo se procederá con el cálculo del empuje de suelos resultante.

En las aplicaciones prácticas puede también darse el caso de tener más de un acuífero en el subsuelo. Más aún, estos acuíferos pueden encontrarse confinados bajo una cierta subpresión. Este tipo de acuíferos se los denomina en el programa acuíferos artesianos. En este caso el empuje resultante de aguas será la envolvente de todos los empujes de aguas actuantes. Para obtener el empuje resultante es entonces necesario conocer los niveles de las superficies inferior y superior de cada acuífero, así como la subpresión existente en cada uno. El uso de este diagrama resultante para el cálculo de muros de retención sólo es válido si se garantiza un contacto permanente entre el muro y el suelo. De lo contrario debe emplearse la distribución clásica del empuje de aguas (Ver [4]).



Estrato impermeable

Nivel Freático 2Artesiano

Nivel Freático 1

Nivel Freático 3

Estrato impermeable

Estrato impermeable

Presión de aguas Acuífero 1



Presión de aguas resultante

Figura 2. Cálculo esquemático del empuje resultante de aguas con varios acuíferos

2.3. Redistribución de empuje de suelos (EAB 2006 [4])

Si se tiene un muro con apoyos intermedios, las deformaciones en el muro serán menores en los puntos de apoyo (anclajes, apuntalamientos) que en el resto del muro, dando como resultado una redistribución del empuje de suelos que se puede aproximar por medios de figuras de redistribución. Dado que el agua no posee resistencia al corte, una redistribución de este empuje no tiene lugar. Para más detalles, véase este punto en el primer curso de capacitación [10]. Las figuras correspondientes a un tablestacado se encuentran resumidas en la EAB [4] y así como en el anexo 6.2 de esta capacitación.

2.4. Análisis estático del muro

Para el análisis estático del muro, el modelo variará dependiendo del tipo de concepto de seguridad que se emplee. El programa posibilita el cálculo por medio del concepto de factores globales de seguridad y por medio del concepto de factores parciales de seguridad. Para más detalles, véase este punto en el primer curso de capacitación [10].

En este caso se empleará el concepto de coeficientes parciales de seguridad. El muro será modelado como una viga contínua cargada con el empuje activo y cuyos apoyos representarán los anclajes y/o apuntalamientos y el empuje pasivo mobilizado. Para más detalles, véase este punto en el primer curso de capacitación [10].

El largo embebido del muro t es dato para el análisis. Esto implica asumir inicialmente un valor para t. Podrá asumirse un valor arbitrario o podrá estimarse un valor inicial de t más exacto por el método de BLUM. Habiendo realizado el cálculo con el largo t asumido, se procederá a verificar la siguiente ecuación:

Ep

PHQQGG

EBB

γγγ ≤+ ..

donde BG es la reacción en el apoyo B por cargas permanentes, BQ es la reacción en el apoyo B por cargas variables, EPH es el empuje pasivo actuante en toda la profundidad embebida



del muro y donde γG , γQ y γEp son los coeficientes parciales de seguridad (Ver anexo 6.1). Si esta ecuación no se verificara, deberá asumirse un valor mayor para t. Si se verificara en exceso, podrá elegirse un valor de t menor de manera de optimizar material. Realizando entonces esta verificación iterativamente podrá encontrarse el largo embebido óptimo de muro.

Si se tratara de un muro con pie fijo o semifijo, deberá sumarse al largo teórico un largo adicional ∆t debido a la simplificación realizada a través de la fuerza equivalente C de BLUM. Para más detalles, véase este punto en el primer curso de capacitación [10].

2.5. Cálculo de anclajes

2.5.1. Largo y sección de los anclajes

Del análisis estático es conocida la fuerza horizontal por unidad de longitud (AH) a tomar por cada anclaje. Primeramente se procederá a dimensionar la sección del anclaje. Sabiendo la separación entre anclajes (s), la inclinación de los anclajes (α), eligiendo un tipo de acero (fy,k) y el diámetro de un cable (d), podrá fácilmente obtenerse el número (n) necesario de cables en el anclaje.

Seguidamente se procede a determinar el largo del anclaje. El largo mínimo del anclaje será tal que el cuerpo de mortero inyectado quede fuera de la cuña de falla debida al empuje activo. El cálculo del largo final (La) de los anclajes se hará mediante la verificación a la falla de la cuña profunda. Este procedimiento se describe con detalle en el primer curso de capacitación [10].

2.5.2. Largo del cuerpo de mortero inyectado

Habiendo ya calculado en el paso anterior la carga que toma cada anclaje, puede calcularse fácilmente el largo necesario del cuerpo de mortero inyectado usando los diagramas de Ostermayer (Ver [6]). Para más detalles, véase el curso de capacitación [10].

2.6. Verificaciones de suma de fuerzas verticales

Al comenzar el cálculo del muro tuvieron que ser asumidos valores para el ángulo de fricción muro-suelo. Para corroborar que el valor asumido para el cálculo es el correcto, deberá verificarse que los resultados obtenidos usando este ángulo sean compatibles con la realidad.

Para este cálculo deberán tomarse en cuenta todas las fuerzas verticales actuando en el sistema. Además del peso propio GV, de posibles cargas verticales FV, de la componente vertical de la fuerza en el anclaje AV y de la componente vertical del empuje activo EAV, se tomará en consideración la componente vertical real de la fuerza equivalente de BLUM Cv en el caso en que el pie del muro no se encuentre articulado. La suma de dichas fuerzas se comparará con la componente vertical real del empuje pasivo en el punto B multiplicada por un factor de seguridad. Para más detalles, véase este punto en el primer curso de capacitación.

Las componentes horizontales de las fuerzas involucradas en la verificación son ya conocidas. Utilizando el ángulo de fricción muro-suelo asumido, pueden calcularse las componentes verticales correspondientes rápidamente. Para más detalles, véase este punto en el primer curso de capacitación.

De la verificación pueden ocurrir dos situaciones:

La verificación no se cumple, con lo que el ángulo δp no fue correctamente estimado. En este caso deberá asumirse un nuevo ángulo δp y recalcularse el muro, ya que Ep es función de δp.



La verificación si se cumple. En este caso será necesario analizar al tramo del muro embebido como un pilote bajo la carga resultante vertical obtenida. Para realizar este análisis diríjase al programa GGU-AXPILE, a sus manuales y a la literatura ahí recomendada.

2.7. Verificación de la seguridad al levantamiento hidráulico

El levantamiento hidráulico se produce cuando la subpresión de agua actuante en un estrato de suelo es mayor a la suma de fuerzas actuando en sentido contrario. A modo de ejemplo se ilustran en la Figura 3 cuatro casos prácticos en donde la falla por levantamiento hidráulico pudiera ocurrir.

Figura 3. Levantamiento hidráulico

Como se observa en las figuras anteriores, el levantamiento hidráulico puede suceder tanto durante fases intermedias como en fases finales de construcción. Acuíferos artesianos así como también acuíferos libres pueden dar como resultado este tipo de falla.

Siendo A la subpresión de agua a la profundidad de análisis deseada y S todas las acciones estabilizantes que actuan en sentido contrario a la subpresión de aguas, debe verificarse la siguiente condición de seguridad:

stbGstbkdstGk SA ,,, γγ ⋅≤⋅

siendo γG,dst y γG,stb los coeficientes parciales de seguridad para cargas desestabilizantes y estabilizantes respectivamente (Ver 6.1). Como cargas estabilizantes pueden considerarse el peso propio de estructuras, el peso de estratos de suelo superiores, el peso del estrato con Jet Grouting, el peso de losas de hormigón sumergido, las fuerzas en pilotes de anclaje así



como también las fuerzas verticales de fricción generadas por el empuje de suelos. Para el cálculo de estas últimas fuerzas verticales se asume un factor de ajuste igual a 0.80 sobre el valor del respectivo empuje vertical actuante. Para ver más detalles sobre este cálculo, véase la EAB [4]. El cálculo de las fuerzas desarrolladas en los pilotes de anclaje puede encontrarse en detalle en la DIN 1054 [2].

2.8. Verificación de la falla de la base de la excavación

En excavaciones profundas es necesario verificar la seguridad frente a la falla de la base de la excavación. Esta falla puede ser causada por una alta expansión elástica de la base de la excavación, por una alta compresión horizontal del suelo debajo de la base de la excavación debido a la deformación del muro y/o por una alta compresión del suelo debajo de la base de la excavación por la acción del suelo retenido como sobrecarga.

Cuanto más ancha sea la excavación y cuanto más bajo sea el ángulo de fricción interna del suelo, más probable es la falla de la base de la excavación. La presencia de agua freática disminuye aún más la seguridad. Si no se cumpliera el factor mínimo de seguridad, puede optarse por incrementar la profundidad de embebimiento del muro y eventualmente por drenar la zona de falla. Para más detalles, véase este punto en el segundo curso de capacitación [11].

3. Uso del Programa

3.1. Sistema

A continuación se calculará el sistema expuesto en la Figura 4.

9,00

A n c la je

N ive l F reá tic o 1

A re n aϕ ' = 34 °

γ = 19 k N /m 3γ = 11 k N /m 3

k s = 1 ,0 E -0 4 m /s

G ra d o d e e m p o tra m ie n to ?

M u ro de p i lo te s

E s tra to im p e rm e a b le

2,50

M u ro d e P ilo te s

1,00

h = ?

L a = ?

L m = ?10°

q = 2 0 k N /m

3,00

N iv e l F re á tic o

A re n a ϕ = 3 0 °

γ = 1 9 kN /m 3γ ' = 1 1 kN /m 3

k s = 1 ,0 E -04 m /sC o rd o n d e a rr io stre

3,00

4,50

0,50

h = ?

C o rd o n d e a rr io stre

10° L m = ?

L a = ?

h = ?

A n c la je

4,50

3,00

2,00

A rc illac u = 8 kN /m 2

ϕ ' = 2 0 °γ = 1 8 k N /m 3γ = 1 0 k N /m 3

ks = 1 ,0 E -0 9 m /sN ive l F reá tic o 2A rte s ia n o

1 ,50

2,00

0,50

A rc i llaϕ ' = 20 °

γ = 18 k N /m 3γ = 10 k N /m 3

k s = 1 ,0 E -1 2 m /s

Figura 4. Sistema a calcular



El sistema está compuesto por cuatro estratos de suelo, en los que se desea realizar una excavación soportada por un muro de pilotes. Se tienen dos acuíferos de los cuales uno presenta una cierta subpresión. Se optará por definir la longitud del muro y obtener el grado de empotramiento como resultado. En este caso se emplearán anclajes situados a 3,0 m y 9,0 m respecto a la corona del muro. Conociendo las cargas a las que estará sometida la excavación y las propiedades del suelo, se procederá a determinar la sección del muro y de los cordones de arriostre, el largo y la sección de los anclajes y a realizar las correspondientes verificaciones de seguridad. Finalmente se estudiará el efecto de acuíferos artesianos sobre el muro en una etapa constructiva intermedia.

Cotas y propiedades del suelo:

Estrato 1: arena, γ = 19 kN/m3, γ’ = 11 kN/m3, ϕ = 30°, Cota 0.0 a -5.5 m

Estrato 2: arcilla, cu = 8 kN/m2, γ = 18 kN/m3, γ’ = 10 kN/m3, ϕ = 20°, Cota -5.5 a -7.5 m, ks = 1x10-4 m/s

Estrato 3: arena, γ = 19 kN/m3, γ’ = 11 kN/m3, ϕ = 34°, Cota -7.5 a -15.0 m

Estrato 4: arcilla, cu = 30 kN/m2, γ = 18 kN/m3, γ’ = 10 kN/m3, ϕ = 20°, Cota -15.0 a -25.0 m, ks = 1x10-12 m/s (Estrato impermeable)

Cargas actuantes:

Tipo: viva, Clase: infinita, p = 10 kN/m2

Tipo: viva, Clase: semi infinita, p = 20 kN/m2, a = 1,50 m

Potenciales de agua:

Profundidad: -7.5 m, Potencial h = 5,0 m , ó, p = 2,5 m x γAGUA = 25 kN/m2

3.2. Ingreso de datos

A continuación se describen los pasos a seguir para resolver el sistema. En los primeros pasos no se representará la ventana correspondiente a la función del programa tratada. Para ver dichas ventanas consúltese el primer curso de capacitación.

1. Datos generales: Archivo → Nuevo

Se elegirá el cálculo con factores parciales de seguridad (DIN 1054 [2] nueva) en la parte superior de la ventana, no seleccione la opción de alturas absolutas, seleccione la casilla para emplear secciones de lista y elija finalmente el muro de pilotes como tipo de muro.

2. Datos de la excavación: Editor 1 → Excavación



Se ingresarán el nivel de la excavación, el nivel freático del lado de la excavación y del lado del suelo. Se optará por no distribuir las cargas vivas. Se ingresará el diámetro de los pilotes del muro y la separación entre ellos medida entre sus centros de gravedad.

3. Datos del suelo: Editor 1 → Suelos

En este ejemplo se tienen cuatro estratos de suelo, por lo que es necesario cambiar el número de estratos. Habiendo ingresado los datos del suelo, deberá ingresarse la relación entre el ángulo de fricción del suelo y el ángulo de fricción muro-suelo. Se elegirá en este caso tanto para el lado activo como pasivo una relación igual a 2/3. Adicionalmente se ingresarán las permeabilidades del suelo del lado activo y pasivo.

4. Tipo de empuje de suelos: Editor 1 → Tipo de empuje de suelo

Se adoptarán las opciones predeterminadas, por tratarse de un caso sin necesidad de una alta restricción de desplazamientos.

5. Empuje activo de suelos: Editor 1 → Empuje activo de suelo

Se adoptarán las opciones predeterminadas.

6. Empuje pasivo de suelos: Editor 1 → Empuje pasivo de suelo



Dado que el ángulo de fricción interna del suelo es menor a 35° es correcto realizar el cálculo del empuje pasivo de acuerdo a Streck. Los coeficientes parciales de seguridad se mantendrán invariables.

Agua freática: Editor 1 → Agua freática

El muro se encuentra embebido en un estrato arcilloso. No obstante existe un acuífero artesiano por lo que el empuje de aguas no se considerará de la forma convencional. Para poder tomar en consideración que el estrato impermeable se activará la casilla 'No hay flujo de aguas por debajo del muro'.

7. Factores parciales para verificaciones: Editor 1 → Verificaciones / Factores parciales

Los coeficientes predeterminados serán adoptados. Se deseará realizar la verificación de suma de fuerzas verticales y la verificación a falla de la base de la excavación.

8. Levantamiento hidráulico y falla hidráulica: Editor 1 → Levantamiento hidráulico y falla hidráulica

Dado que el pie del muro se encuentra embebido en un estrato impermeable, la verificación a la falla hidráulica y levantamiento hidráulico de la excavación no tiene sentido en la etapa final de la excavación.

9. Sobrecargas: Editor 2 → Cargas confinadas lateralmente

A continuación se ingresan los valores correspondientes a la carga distribuida confinada lateralmente.



10. Potenciales de agua: Editor 2 → Potenciales

A continuación se ingresan los valores correspondientes a la subpresión de agua del acuífero confinado. Este potencial de agua puede ingresarse como la altura de la columna de agua (medida desde la corona del muro) o como la presión actuante debido a dicha columna de agua. A continuación se muestran ambas formas.

11. Anclajes: Editor 2 → Anclajes

Como indicado se ingresará la profundidad y el ángulo de los anclajes. El largo de los anclajes a ingresar es una estimación que será luego verificada. En este caso no existe ninguna pantalla de anclaje. El largo del cuerpo de mortero inyectado tiene en el programa una función gráfica únicamente. El verdadero largo requerido deberá ser determinado manualmente utilizando, por ejemplo, los diagramas de Ostermeyer. La rigidez axial ingresada corresponde a un módulo de elasticidad de 2,10 x 107 kN/m y una sección de 0.033 m2 debido a la separación entre anclajes de 3.00 m. El ángulo ingresado para el primer anclaje garantiza que el cuerpo inyectado se encuentre por completo en el estrato arenoso y no en la profundidad de cambio de estrato.

12. Muro de pilotes: Editor 2 → Muro de concreto in situ

Se ingresará el diámetro de los pilotes del muro. Dicho valor debe estar en concordancia con el ingresado en el punto 2.

13. Propiedades del hormigón: Editor 2 → Módulo de elasticidad y peso específico

Se aceptarán los valores predeterminados.



14. Acero para anclajes: Editor 2 → Acero para anclajes

Se deseará obtener el tipo de acero óptimo para los anclajes, que adicionalmente será verificado después de cada análisis. El espaciamiento de los anclajes es en este caso igual a 3,0 m.

15. Cordones de arriostre: Editor 2 → Cordón de arriostre

Para los cordones de arriostre existentes se buscará la sección óptima y se deseará una verificación automática después de cada cálculo. Se optará por ubicar a los cordones de arriostre paralelos a los anclajes.

3.3. Cálculo y dimensionamiento

1. Largo adicional de muro: Sistema → Largo adicional de muro

Dado que el grado de empotramiento del pie del muro es desconocido, es de interés activar el cálculo del largo adicional del muro. El largo adicional del muro se calculará empleando un porcentaje del largo de muro embebido calculado.

2. Opciones de cálculo: Sistema → Calcular

Se asume un largo fijo del muro igual a 17,00 m y se deseará como resultado obtener el grado de empotramiento. La redistribución de empujes se hará en base a la EAB 2006.



El programa determina para una longitud predefinida de 17,00 m un grado de empotramiento de 0.05, es decir, que el pie puede girar y desplazarse libremente.

3. Opciones de dimensionamiento: Sistema → Dimensionamiento

Se ingresarán las propiedades del hormigón, del acero de refuerzo y el recubrimiento. Los esfuerzos mostrados para el dimensionamiento de la sección de hormigón armado serán aceptados. Adicionalmente se procederá a realizar la verificación del ancho de fisuras.

Las verficaciones estáticas respectivas pueden verse en la segunda ventana. En este caso el ancho de fisuración es la verificación crítica. Al analizar los resultados se observa que el refuerzo requerido es aceptable. Si no lo fuera, puede optarse por mejorar las propiedades del hormigón o bien elegir un diámetro de pilote mayor.

Por razones de espacio, la ventana de resultados correspondiente al dimensionamiento de la sección de hormigón armado del muro de pilotes, se ha separado en dos partes.



3.4. Análisis de los resultados

50)

p = 10.0

0.0

45.0

25.0

75.0

75.0

75.0Delta emp. agua

dpw [kN/m²]eph/eah [kN/m²]

d|(q+g),k

0.0

7.4

24.5

31.2

29.6/31.2

29.6/30.3

30.3/39.4

40.2/47.2

45.1

-0.0

-204.2/-177.7

-255.1M [kN·m/m]

(q+g),k

-58.1

122.8

-320.7

244.3

-0.5

Q [kN/m](q+g),k

8.7

-66.5146.3

-236.2304.8

-90.7

N [kN/m](q+g),k

-513.2

-153.3-75.8

-427.9-332.5

-556.1

w [mm]EI = 1.636E+6 kN·m²/m

(q+g),k

0.1

0.0

-1.0

Anclaje 1 (22.00 m, 20.0°) (226.5 ((q+g),k) kN/m) (mue = 0.41 / 0.39)St 1570/1770 6 Litzen 0,6''; lp = 4.00 m

][ 350, M = 278.8 kN·m; Q = 464.7 kNsig = 19.0 kN/cm², W = 1468.0 cm³

tau = 5.9 kN/cm², sig(v) = 21.6 kN/cm²

Anclaje 2 (19.00 m, 10.0°) (549.3 ((q+g),k) kN/m) (mue = 0.91 / 0.92)lp = 4.00 m

pq=20.01.50

3.00

6.00

3.00

En pantalla serán representados los diagramas de empujes de agua y suelo (Nótese que en el diagrama de aguas se ha considerado el estrato confinado), momentos flexores, esfuerzos de corte, esfuerzos normales y desplazamientos.

1. Principales resultados del muro de pilotes: Resultados → Resultados principales



En esta ventana de resultados pueden verse entre otros, la profundidad embebida del muro, el desplazamiento y la rotación de la corona del muro, la sección y los esfuerzos internos máximos en el muro de pilotes. Se observa que el largo de muro ingresado es suficiente para garantizar la estabilidad y el estado de servicio del muro.

2. Resultados en apoyos intermedios: Resultados → Anclajes y apuntalamientos

Esta ventana es de interés para saber la carga máxima que deberán tomar los apoyos intermedios. El largo final de los anclajes quedó determinado a través de la verificación a la falla de la cuña profunda.

3. Verificación de la cuña profunda: Resultados → Falla de la cuña profunda

Esta ventana es de interés para saber si el largo ingresado del anclaje es suficiente para la seguridad frente a la falla de la cuña profunda.



4. Verificación de la suma de fuerzas verticales: Resultados → Verificación de Sum V

De la ventana inferior se entiende que la resultante de fuerzas verticales en el muro tiene sentido gravitatorio. Un levantamiento del muro queda entonces excluido. No obstante, es necesaria la verificación de la capacidad portante del suelo al nivel del pie del muro bajo la acción de esta carga resultante. Esta verificación podrá hacerse manualmente idealizando al muro como un pilote (resistencias de punta y de fricción usando como profundidad, aquella entre el pie del muro y la base de la excavación) o como una zapata (si el pie del muro se apoyara en un bloque macizo de hormigón). Sólo para el ejemplo se asumirá que esta condición se verifica.

5. Verificación a la falla de la base de excavación: Resultados → Falla de la base de excavación



3.5. Etapas constructivas

Para verificar la seguridad de la excavación durante el desarrollo de su construcción se analizará el siguiente estado intermedio: etapa de excavación del estrato arcilloso. Del cálculo en estado final se conoce:

Sección y largo del muro correspondiente a la etapa final. D = 1 m, L = 17 m

Cargas correspondientes a la etapa final

Profundidad de la excavación = 5,5 m

Nivel freático artesiano con un potencial de p = 25 kN/m2 situado 2,0 m debajo de la base de excavación en etapa constuctiva, tanto del lado activo como del lado pasivo.

Primera línea de anclajes ya construida

La intención de este análisis es realizar la verificación del levantamiento hidráulico de la excavación al llegar a esta etapa intermedia. Aprovechando la oportunidad, se analizará también el estado global de la excavación.

Empleando estos datos y siguiendo los pasos ya descritos en los puntos anteriores, se generará un nuevo modelo para esta fase intermedia cuyo nombre será Cap3b. El archivo con los datos de la etapa final será guardado bajo el nombre Cap3a.

1. Definición de las nuevas condiciones: Editor 1 → Excavación

Una vez extraída el agua freática del primer acuífero de la excavación, el nivel freático del lado de la excavación se ubica al nivel del borde superior del acuífero artesiano.

2. Definición de los potenciales de agua: Editor 2 → Potenciales



En este caso se tendrán los potenciales de agua debidos al acuífero artesiano tanto del lado activo como del lado pasivo.

El nuevo sistema y en especial los potenciales de agua definidos pueden verse en la siguiente ventana:

3. Levantamiento hidráulico: Resultados → Levantamiento hidráulico

Luego de definir el nuevo sistema y realizar el cálculo, se observa de los resultados que se cumple con la verificación al levantamiento hidráulico del fondo de la excavación.

4. Definición de etapas constructivas: Fases constructivas → Seleccionar archivos

Aprovechando la oportunidad se realizará un análisis global del muro bajo esta etapa intermedia (Cap3b) y luego se análizarán los resultados en conjunto de las dos etapas. Se procederá a seleccionar los archivos correspondientes a las distintas fases constructivas. En el submenú "Fases constructivas/Seleccionar archivos", podrán definirse las etapas constructivas y especificar la fase final.

5. Visualizar envolventes: Fases constructivas → Mostrar resumen



Con los botones en forma de flecha que se encuentran en la barra de herramientas puede cambiarse de fase constructiva. Al cambiar de fase de construcción se mostrarán los esfuerzos internos generados hasta dicha fase en forma de diagramas envolventes así como también la resultante de deformaciones, considerando las predeformaciones originadas en etapas anteriores.

Al cambiar de etapa constructiva y al observar los diagramas envolventes, se observa que la etapa intermedia no es la etapa decisiva, sino que las mayores solicitaciones se presentan en la etapa constructiva final.

5.50 (1)

7.50 (2)

15.00 (3)

GW (1.00)

p = 10.0-0.3

-0.3

-0.4

-0.5

-0.6

-0.6

-0.4

-0.5

-0.7

-0.9

-1 .0

-0.8

-0.4

0.0w(G+Q) [mm]

min/max = -1.0/0.0

-19.1

-82.5

-7.0

-0 .6

-114.9

-395.0

70.4

166.8

100.3

43.9

289.1

319.1

202.0

53.5

331.2

-435.9

M(D) [kN·m/m]max/min = 331.2/-435.9

-27.8

-75.0

-0.9

-112.1

-216.5

-47.9

-118.2

-87.9

131.4

13.1

404.5

266.9

106.5

414.2 -312.2

Q(D) [kN·m/m]max/min = 414.2/-312.2

-44.3

-89.9

-246.8

-301.7

-350.5

-399.8

-586.7

-643.8

-700.9

-746.7

-755.6

-733.5

0.0

-756.6

N(D) [kN·m/m]max/min = 0.0/-756.6

Anclaje 1 (22.00 m, 20.0°) St 1570/1770 6 L itzen 0,6''; lp = 4.00 m

Anclaje 2 (19.00 m, 10.0°) lp = 4.00 m

H = 5.00 m

pq=20.01.50

3.00

6.00

3.00

4. Más Información

Usted puede encontrar más información sobre los programas, demos y videos tutoriales en:

www.civilserve.com

www.ggu-software.com

5. BIBLIOGRAFIA

[1] Instituto de Mecánica de Suelos de la Universidad de Hannover, AGTZE. Apuntes de cátedra (Skript). 2003

[2] DIN 1054; Subsoil; – Verification of the safety of earthworks and foundations, 2005

[3] DIN 4085;

[4] Recomendaciones del Grupo de Trabajo para Excavaciones EAB 2006

[5] Recomendaciones del Comité de estructuras portuarias EAU 2004

[6] Smoltczyk, U. Geotechnical Engineering Handbook – 1-3. Edición - Junio 2002

[7] Schmidt H.H.. Grundlagen der Geotechnik, zweite Auflage, 2001

[8] Simmer K.. Grundbau 1. 1994

[9] GGU-RETAIN, Manual de uso

[10] GGU-RETAIN, Primer Curso de Capacitación, Civilserve 2007 - www.civilserve.com



[11] GGU-RETAIN, Segundo Curso de Capacitación, Civilserve 2008 - Zona de descargas www.civilserve.com

6. Anexos

6.1. Factores parciales de seguridad según la norma DIN 1054 [2]

Cargas actuantes / solicitaciones Símbolo Caso de Carga

LF 1 LF 2 LF 3

GZ 1A: Estado límite de la perdida de estabilidad

Cargas permanentes favorables (Peso Propio) γG,stb 0.90 0.90 0.95

Cargas permanentes desfavorables (Levantamiento) γG,dst 1.00 1.00 1.00

Fuerza de flujo subterráneo en suelo favorable γH 1.35 1.30 1.20

Fuerza de flujo subterráneo en suelo desfavorable γH 1.80 1.60 1.35

Cargas variables desfavorables γQ,dst 1.50 1.30 1.00

GZ 1B: Estado límite por falla de la construcción o sus partes

Cargas permanentes en general γG 1.35 1.20 1.00

Presión de agua para determinadas condiciones de borde γG,red 1.20 1.10 1.00

Cargas permanentes por empuje en estado de reposo γE 0 g 1.20 1.10 1.00

Cargas variables desfavorables γQ 1.50 1.30 1.00

GZ 1C: Estado límite de la perdida completa de estabilidad

Cargas permanentes γG 1.00 1.00 1.00

Cargas variables desfavorables γQ 1.30 1.20 1.00

GZ 2: Estado límite de servicio

Cargas permanentes γG 1.00

Cargas variables desfavorables γQ 1.00

Cargas Resistentes Símbolo Caso de Carga

LF 1 LF 2 LF 3

GZ 1B: Estado límite por falla de la construcción o sus partes

Suelo

Resistencia del suelo γEp 1.40 1.30 1.20

Resistencia del suelo para determinación del momento flector γEp,red 1.20 1.15 1.10

Resistencia a la falla por rotura del suelo γGr 1.40 1.30 1.20

Resistencia al deslizamiento γGl 1.10 1.10 1.10

GZ 1C: Estado límite de la perdida completa de estabilidad

Parámetros del suelo

Angulo de fricción tan ϕ' del suelo drenado γϕ 1.25 1.15 1.10

Cohesión c' del suelo drenado y resistencia al corte cu del suelo no drenado γc,cu 1.25 1.15 1.10

6.2. Diagramas de redistribución de empujes de suelo para muro de pilotes [4]

Dependiendo de la cantidad de apoyos intermedios existentes y su ubicación en el muro, se deberá aplicar el correspondiente diagrama de redistribución de empujes.



Para el caso de un muro con un único apoyo intermedio, se aplicará alguno de los siguientes tres diagramas en función de la altura, a la cual se encuentra dicho apoyo respecto a la altura de excavación H. Para el segundo diagrama se tiene una relación entre eho y ehu igual a 1,5 mientras que para el tercero igual a 2,0.

Figura 5. Diagramas para un muro con un único apoyo intermedio

En el caso de un muro con dos apoyos intermedios, se aplicará alguno de los siguientes tres diagramas en función de la altura, a la cual se encuentran los apoyos.

Figura 6. Diagramas para un muro con dos apoyos intermedios

El primer diagrama representa un muro con un apoyo a nivel de la superficie y otro a una profundidad menor a la mitad de la altura de excavación H. El segundo diagrama aplica a un muro cuyos apoyos se encuentren a una profundidad menor a la mitad de la altura de excavación. El tercer diagrama será entonces para aquel caso en que por lo menos un apoyo intermedio se encuentre a una profundidad mayor a la mitad de la altura de excavación.

Si se tuviera un muro con más de dos líneas de apoyos intermedios, se optará por alguno de los siguientes tres diagramas de acuerdo a la cantidad de apoyos intermedios existentes.

Figura 7. Diagramas para un muro con más de dos apoyos intermedios

Para la redistribución del empuje de suelos por alguno de estos tres últimos casos, se tiene que ze debe estar a una profundidad entre 0,5 y 0,55 de H, siendo ze la altura de la fuerza resultante del diagrama de empujes redistribuido respecto a la base de la excavación.1

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Download - Cap 3 GGU Retain esp - ggu-software-la.com · de aplicación para el aprendizaje del mismo. Al finalizar el curso el aprendiz será capaz de modelar distintos tipos de muros de retención,

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