7 verificacion del muro con multiples anclajes
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ANCLAJES PART 2TRANSCRIPT
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Captulo 7. Verificacin del muro con mltiples anclajes
En este captulo, mostramos cmo disear y verificar un muro de mltiples anclajes.
Introduccin
El supuesto bsico del mtodo es que el suelo o roca en la proximidad de la pared se comporta
como material de Winkler idealmente elstico-plstico. Este material se determina por el
mdulo de reaccin del subsuelo hk , que caracteriza la deformacin en la regin elstica y por
deformaciones limitantes adicionales. Al exceder estas deformaciones, el material se comporta
como idealmente plstico.
Se asumen los siguientes supuestos:
- La presin actuando en el muro puede alcanzar un valor arbitrario entre la presin activa y
pasiva - pero no puede caer fuera de estos lmites.
- La presin en reposo acta sobre una estructura deformada ( 0=w ). Asignacin
Verifique un muro de mltiples anclajes a partir de pilotes de acero soldado I 400 con una
longitud de 21,0 m. La profundidad final de la zanja ser de 15,0 m. El terreno es horizontal.
La sobrecarga actuando en la superficie, de tipo de accin permanente y de tamao 20,25 mkN . El Nivel fretico detrs de la construccin es 10,0 m debajo de la superficie. El
espaciado entre los perfiles de acero es de 2,0 m
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Esquema del muro anclado en mltiples capas
Tabla de parmetros del suelo y de la roca
Suelo, Roca (clasificacin)
Perfil [ ]m Unidad de peso [ ]3mkN
ngulo de
friccin interna [ ]ef
Cohesin del suelo [ ]kPacef
ngulo de friccin
estructura suelo
Suelo
Coeficiente de
Poisson [ ] Peso
unitario de suelo saturado
Mdulo de deformacin [ ]MPaEdef
CL, CI Arcilla de baja o mediana plasticidad, consistencia firme
0,0 2,0 19,5 20 16
= 5,7
Cohesivo
0,4 19,5 6,0
CS Arcilla arenosa, consistencia firme
2,0 4,5 19,5 22 14
= 5,7 Cohesivo
0,35 19,5 7,0
R4 (roca buena), resistencia baja
4,5 12,0 21 27,5 30
= 5,7 Cohesivo
0,3 21 40,0
R3 (roca buena), resistencia media
12,0
16,6 22 40 100 = 5,7
Cohesivo
0,25 22 50,0
R5 (roca pobre), muy baja resistencia
16,6
17,4 19 24 20 = 5,7
Cohesivo
0,3 19 40,0
R5 (roca pobre), muy baja resistencia
17,4
25,0 21 30 35 20 = 5,7
Cohesivo
0,25 21 55,0
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R5 (roca pobre), muy baja resistencia
desde 25,0 21 40 100
= 5,7 Granular
0,2 21 400,0
ngulo de friccin entre la estructura y el suelo es = 5,7 para todas las capas. Adems, el peso unitario saturado es igual al peso unitario superior.
Tenga en cuenta que el mdulo de deformacin est siendo utilizado para los materiales del suelo y que ste se puede ingresar si primero seleccionamos
Tabla con la posicin y la geometra de los anclajes
Anclaje Nro.
Profundidad [ ]mz Longitud [ ]ml Bulbo [ ]mlk Pendiente [ ] Espaciado [ ]mb Dimetro Fuerza de anclaje [ ]kNF
1 2,5 19,0 0,01 15,0 4,0 mmd 0,32= 300,0 2 5,5 16,5 0,01 17,5 4,0 mmd 0,32= 350,0 3 8,5 13,0 0,01 20,0 4,0 mmd 0,32= 400,0 4 11,0 10,0 0,01 22,5 4,0 mmd 0,32= 400,0 5 13,0 8,0 0,01 25,0 4,0 mmd 0,32= 400,0
Todos los anclajes tienen un dimetro de mmd 0,32= , mdulo de elasticidad GPaE 0,210= . Espaciado de anclajes de mb 0,4= .
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Solucin
Para resolver esta tarea, utilice el programa GEO5 Verificacin de muros pantalla. El anlisis se lleva a cabo de la manera clsica sin reduccin de los datos de entrada por lo que se tom el comportamiento real de la estructura. La estabilidad interna del sistema de anclajes y la estabilidad general se puede comprobar con un factor de seguridad de 1,5. Esta solucin supone que ha ingresado los tipos de suelo y perfiles, y la carga permanente que se enumer ms arriba.
En el cuadro "Configuracin", seleccione la opcin nro. 1 - "Estndar - Factor de
seguridad". Consideramos la presin de dimensionado mnima como 2,0=k . Mantenemos el nmero de Fes para discretizar el muro en 30.
Cuadro Configuracin
Luego, vaya al cuadro "Geometra" e ingrese las dimensiones bsicas de la seccin, as
como el coeficiente de reduccin de la presin por debajo del fondo de la zanja, que en este
caso es 0,4.
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Cuadro Nueva seccin
Nota. El coeficiente de reduccin de presiones de tierra por debajo de la excavacin reduce las
presiones en el suelo. Para muros de contencin clsicos esto es igual 1,0. Para lminas
reforzadas es menor o igual a uno. Depende del tamao y del espacio entre los apoyos (Ms
informacin en la ayuda - F1)
Ahora, vamos a describir la construccin del muro paso a paso. Es necesario modelar la
tarea en etapas, a fin de reflejar la forma en que se construye en la realidad. En cada etapa,
es necesario tener en cuenta los valores de las fuerzas internas y de las deformaciones. Si la
pantalla no es estable en alguna etapa de construccin o si la deformacin analizada es
demasiado grande, entonces tenemos que cambiar la estructura - por ejemplo, para hacer el
muro con empotramiento ms largo, hacer la zanja superficial, aumentar las fuerzas de
anclaje, etc.
En la etapa de construccin 1, la zanja se hizo a una profundidad de 3,0 m; y el nivel
fretico delante y detrs de la estructura es de 10 m.
(Nota: Para poder aadir una nueva etapa de construccin debe analizar la etapa actual,
seleccione el botn Anlisis y luego aada una nueva etapa)
En la etapa 2, se coloc un anclaje a una profundidad de 2,5 m. El nivel fretico detrs
de la estructura est a una profundidad de10,0 m debajo de la superficie
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Cuadro Anclaje Etapa de construccin 2
En la 3era etapa de construccin, se excava la zanja a una profundidad de 6,5 m. En la
4ta etapa, se coloca otro anclaje a una profundidad de 5,5 m. El nivel fretico no cambia hasta
el momento.
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Cuadro Anclaje Etapa de construccin 4
En la 5ta etapa de construccin, la zanja se excava hasta una profundidad de 9,0 m. En
la 6ta etapa, se coloca otro anclaje a la profundidad de 8,5 m. La profundidad del nivel fretico
no se cambia.
Cuadro Anclaje Etapa de construccin 6
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En 7ma etapa de construccin, la zanja se excava hasta una profundidad de 11,5 m. En
la etapa 8va de construccin, se coloca un anclaje a la profundidad de 11,0 m. El nivel fretico
delante del muro se encuentra ahora en una profundidad de 12,0 m por debajo de la
superficie. El nivel fretico detrs de la estructura no cambia.
Cuadro Anclaje Etapa de construccin 8
En la 9na etapa de construccin, la zanja se excava hasta una profundidad de 13,5 m.
En la dcima etapa, se coloca otro anclaje a la profundidad de 13 m. El nivel fretico delante
de la estructura a 15,5 m por debajo de la superficie. El nivel fretico detrs de la estructura
no cambia.
Cuadro Anclaje Etapa de construccin 10
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En la ltima etapa de construccin, la zanja se excava hasta una profundidad de 15,0 m. No
aadimos nuevos anclajes. El nivel fretico delante de la estructura est a una profundidad de
15,5 m y detrs del muro est a una profundidad de 10,0 m.
Cuadro Anclaje Etapa de construccin 11
Nota: Debido a la deformacin de la estructura, las fuerzas en anclajes estn cambiando. Estos
cambios dependen de la rigidez de los anclajes y la deformacin de la cabeza del anclaje. La
fuerza puede disminuir (debido a la prdida de la fuerza de pre-tensado) o aumentar. Las
fuerzas pueden ser pre-tensadas en cualquier etapa de construccin contra la fuerza requerida.
Resultados del anlisis
En las imgenes siguientes se muestran los resultados del anlisis de la ltima etapa de
construccin.
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Cuadro Anlisis (Kh + presiones)
Cuadro Anlisis (Fuerzas internas)
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Cuadro Anlisis (Deformaciones + tensiones)
Todas las etapas se analizaron satisfactoriamente lo que significa que la estructura es
estable y funcional en todas las etapas de la construccin. La deformacin tambin se debe
comprobar que no sea demasiado grande, y que la fuerza de anclaje no exceda la capacidad
de carga del anclaje (El usuario debe comprobar esto ya que esto no est controlado por el
programa Verificacin de muros pantalla).
El mximo desplazamiento del muro es de 34,1 mm, lo cual es satisfactorio.
Nota: Si el programa no encuentra una solucin en algunas de las etapas de
construccin, los datos deben ser revisados - por ejemplo, para hacer la estructura ms larga,
hacer que las fuerzas en los anclajes sean ms grandes, cambie el nmero o posicin de los
anclajes, etc.
Verificacin de la seccin transversal de la estructura
En la barra de herramientas vertical abra el cuadro "Envolventes", en la primera etapa de
construccin, donde usted vea los valores mximos y mnimos de las variables.
Fuerza de corte mxima: mkN11,137 Momento de flexin mxima: mkNm60,182
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Cuadro Envolventes
El momento de flexin se calcula por un metro (pie) de la estructura, por lo que tenemos que
calcular el momento que acta sobre la viga. La separacin de las vigas soldado en nuestro
ejemplo es 2,0 m, por lo que el momento resultante es 220,80 * 2,0 = 441,6 KNm.
Los usuarios pueden realizar la verificacin de la seccin I 400 manualmente o utilizando otro
programa como FIN EC - ACERO.
Verificacin seccin transversal I 400 salida desde el programa FIN EC STEEL
La utilizacin general de la seccin transversal: %2,60
La verificacin de la capacidad portante: kNmMkNmM Ry 2,365582,606 max, == Esta seccin transversal diseada satisface los criterios de anlisis.
Nota: Dimensionamiento y verificacin de muros de hormign y acero no es parte del programa de Verificacin de muros pantalla, pero est previsto para una futura versin.
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Anlisis de la estabilidad interna
En la barra de herramientas vertical ir a la cuadro "Verificacin de estabilidad interna" en la ltima etapa de construccin y ver la fuerza mxima permitida en cada anclaje y el factor de seguridad especificado. El factor de seguridad mnimo es de 1.5.
Cuadro Verificacin de estabilidad interna
Nota: La verificacin se lleva a cabo de la siguiente forma. Primero iteramos la fuerza en el
anclaje, lo que resulta en un equilibrio de todas las fuerzas que actan sobre la cua de la
tierra. Esta cua tierra est bordeada por la construccin, el terreno, la mitad de los bulbos de
los anclajes y el taln terico de la estructura. Si un anclaje no es satisfactorio la mejor
manera de resolver el problema es hacer que sea ms largo o disminuir la fuerza de pre-
tensado.
Verificacin de la estabilidad externa
El ltimo anlisis requerido es "Verificacin de estabilidad externa". Presionando este botn en
la barra de herramientas vertical se abrir automticamente el programa de "Estabilidad de
taludes", donde se realiza el anlisis de la estabilidad global.
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Programa Estabilidad de taludes
Conclusin
La estructura fue exitosamente diseada con una deformacin mxima de 28,8 mm.
Esto es satisfactorio para este tipo de construccin. Adems, no se han superado los
lmites de las fuerzas en los anclajes.
Verificacin de la capacidad portante de la seccin transversal SATISFACTORIA
Estabilidad interna SATISFACTORIA
Anclaje nro. 4 (factor de seguridad analizado): 50,1>84,5 amin == SFSF Estabilidad externa SATISFACTORIA
Los factores de seguridad (Bishop - optimizacin): 50,1>92,2 == sSFSF
La pantalla diseada satisface los criterios de evaluacin