tema 7 excavaciones y estructuras de retencion

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE TAMAULIPAS 

FACULTAD DE INGENIERIA “ARTURO NARRO SILLER”

DIVISION DE POSTGRADOMAESTRIA EN CONSTRUCCION

MATERIA:GEOTECNIA APLICADA A LA CONSTRUCCION

CATEDRATICO:ING. VICTOR GONZALEZ SALDIERNA

PRIMER SEMESTRE 

TEMA 7.

EXCAVACIÓN Y ELEMENTOS DE RETENCIÓN 

FEBRERO 2011

DEFINICION Y TIPOS.

Los Elementos de Retencion: Son muros diseñados con el propósito de mantener una diferencia de niveles de un suelo a ambos lados del muro.

Los elementos de soporte se dividen en dos tipos: rígidos y flexibles.

1- Los rígidos son denominados como muros, los cuales pueden ser de mampostería ó de concreto, ya sea simple o reforzado.

2- Los flexibles son las tablestacas, las cuales comúnmente son de acero.

ESTRUCTURAS RIGIDAS.

ESTRUCTURAS FLEXIBLES

Corona

Muro

Pie De Muro

Sup. Natural

Sup. Horizontal

Relleno RespaldoFrente

Nomenclatura Usual Del Muro

Base

ALGUNOS EJEMPLOS DE USO.

Corte

Relleno

Seccion en Balcon para un Camino o Ferrocarril

Relleno

Estribo de Retención

Relleno Artificial

Terraplen para un Camino o Ferrocarril

Lecho de Un Canal En Corte

Para Almecenamiento de Granos

Granos

Tablaestaca

Suelo

TABLAESTACADO DE ACERO

MURO DE CONTENCION DE CONCRETO ARMADO

FUERZAS QUE INTERVIENEN EN EL CALCULO DE UN MURO DE RETENCION El peso propio del muro La presión del relleno contra el respaldo del

muro La presión del relleno contra el frente del

muro Las fuerza de filtración y otras debido al

agua Las subpresiones Las sobrecargas actuantes en la superficie

del relleno (concentrada, lineal y uniforme) La componente normal de las presiones

actuando en la cimentación La componente horizontal de las presiones

sobre la cimentación Las vibraciones El impacto de las fuerzas Los temblores Expansión del relleno debido a cambios de

humedad

FV

FH

EA

E1

WM1

WM2WM3

NAF

'

Lib

ro d

e F

un

dam

en

tos

de In

gen

ieri

a G

eoté

cnic

a -

Bra

ja M

. D

as.

Pag

. 2

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Libro de Fundamentos de Ingenieria Geotécnica - Braja M. Das. Pag. 294

Libro de Fundamentos de Ingenieria Geotécnica - Braja M. Das. Pag. 295

Lib

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tos

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gen

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a G

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Bra

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TEORIA DE RANKINEEQUILIBRIO PLASTICO:

ESTADO ACTIVO DE RANKIE. (Ka) sin cohesion (c=o)

ESTADO PASIVO DE RANKIE. (Kp)

EJEMPLO: DETERMINE EL VALOR DEL EMPUJE QUE SE EJERCE SOBRE EL MURO POR EL RELLENO, ASÍ COMO EL PUNTO DE APLICACIÓN DEL MISMO.

SUELO SIN COHESION PARCIALMENTE SUMERGIDO SOPORTANDO SOBRECARGA

SUELO COHESIVO PARCIALMENTE SUMERGIDO SOPORTANDO SOBRECARGA

EJEMPLO 2: DETERMINE EL VALOR DEL EMPUJE QUE SE EJERCE SOBRE EL MURO POR EL RELLENO-SOBRECARGADA, ASÍ COMO EL PUNTO DE APLICACIÓN DEL MISMO.

CASO ACTIVO

TEORIA DE COULOMB…

CASO PASIVO

METODO SEMIEMPIRICO DE TERZAGHI Limitado en muros cuya altura no sea mayor de 7.00 m Clasifica 5 tipos de material (Rellenos) Condiciones de geometría de relleno Tipos de carga Determinación de presiones y empujes, horizontal y vertical

Procedimiento: 1. Encasillar el tipo de relleno a utilizar.

Suelo granular grueso sin finos (GW, GP, SW y SP) Suelo granular grueso, con finos limosos (GW-GM, GP-

GM, SW-SM y SP-SM) Suelo Residual con bloques de piedra, arenas, finos y

finos arcillosos en cantidades apreciables Arcillas blandas plásticas, limos orgánicos y arcillas

limosas (CL, CH, ML, MH > CL-ML, CH-MH) Fragmentos de arcilla dura o medianamente dura

protegidas de modo que el agua no penetre en ella (“CH”)<<No deseable>>

Cubre 4 aspectos de condiciones geométricas (relleno y sobrecarga)

I. La superficie de relleno es plana o inclinada y sin sobrecarga alguna

h

Ev = 1/2 Kv H²

Eh = 1/2 Kh H²

II. La superficie del relleno es inclinado a partir de la corona del muro hasta cierto nivel en que se torna horizontal.

Eh = 1/2 Kh H²

Ev = 1/2 Kv H²

H1

H

III. Superficie del relleno es horizontal y sobre ella actúa una sobrecarga uniformemente distribuida.

q

Eq = Cq H

P = Cq

Donde C es una constante que depende del tipo de relleno

Tipo de Relleno Valor de C

0.27I0.30II

1.000.39

IVIII

1.00V

IV. La sobrecarga es lineal uniformemente distribuida

40°

60°

q'

W = q/ab

a

b

Eq' = Cq'

Yq'

Ejemplo:Determine la estabilidad del siguiente muro, contra volteo y desplazamiento. 

0.30

q = 4.00 T/m²

= 1.80 T/m³

C = 4.00 T/m² = 30°= 2.40 T/m³

2.80 m

1.20 m

0.50 m

H = 5.00 m

0.30 m

Relleno Tipo II= 1.70 T/m³

OTRAS ESTRUCTURAS COMO SOPORTE DE EXCAVACION

ADEMES

Se trata ahora del caso de obras de ademado provisional, que se ejecutan en excavaciones.

Para garantizar la estabilidad de las paredes durante el tiempo necesario para la construcción. Por lo general estos ademes de madera o de una combinación de elementos de madera y elementos de acero y solamente en casos hasta cierto punto excepcionales se justifica construirlos totalmente de acero.

PuntalPuntal

Duela

Larguero

Perfil de sección I

ENVOLVENTES PRACTICAS DE PRESIÓN (TERZAGHY)

Puntales

a

b

c

e d

0.8 PA Cos

0.6 H

0.2 H

0.2 H

H

EJEMPLO:CALCULAR LA FUERZA QUE SE GENERA EN LOS PUNTALES, PROPONIENDO SU SEPARACIÓN EN UN SUELO CUYA IDENTIFICACIÓN Y CLASIFICACIÓN ES UNA ARENA FINA Y SUELTA.