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Muros pantalla II CONSTRUCCION IV 1/73 MUROS PANTALLA Programa Muros pantalla II: • Muros con múltiples apoyos: – Influencia del proceso constru...
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Muros pantalla II

CONSTRUCCION IV

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MUROS PANTALLA

Programa Muros pantalla II: •

Muros con múltiples apoyos: – Influencia del proceso constructivo – Movilización del empuje pasivo en las bermas – Análisis de la estabilidad. – Criterios para la determinación de la clava



Influencia del proceso constructivo – Empujes sobre el muro: efecto de los apoyos – Leyes de esfuerzo a considerar – Condiciones que han de cumplir los forjados

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla •

Empujes sobre muros con múltiples apoyos – Las leyes de empuje activo basadas en los estados límite no son adecuadas por la gran rigidez de los muros y tener impedidos los movimientos:

P1=0.65λaγH

P2=(1-4mc/γH) γH m=0,4

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P3=nγH n=0.2-0.4 MUROS PANTALLA

Muros pantalla • Metodo del circulo de rotura – Modelo cinemático

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla • Metodo del circulo de rotura – Fuerzas

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla •

Metodo del circulo de rotura – No proporciona el empuje a cualquier altura – Hipótesis básicas • El círculo tiene el centro en la recta de aplicación del anclaje, ya que si se supone fijo este punto, la única rotura posible es un círculo. • Se establece el equilibrio de fuerzas. – El equilibrio de fuerzas verticales permite el cálculo del radio – El equilibrio de fuerzas horizontales permite el cálculo del esfuerzo sobre el tirante – El equilibrio de momentos permite obtener la clava

– Resultados: • Clava: 0.25H • Fuerza 0.609λaγH2 • Frente a 0.50H y 0.309λaγH2 del diagrama triangular

CONSTRUCCION IV

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla •

Metodo del circulo de rotura – Resultados: • Clava: 0.25H • Fuerza 0.609λaγH2 • Frente a 0.50H y 0.309λaγH2

CONSTRUCCION IV

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla •

Metodo del diagrama de empuje rectangular – Se supone para el empuje activo rectangular – Si el terreno esta estratificado se supone rectangular en cada una de las capas e igual al valor medio – Las ecuaciones de equilibrio para terreno homogeneo aplicando el método del extremo libre, son: 1 2 Ea = λ a γ (H + h) 2 1 Ep = λ p γh2 2 Ep + T = Ea

CONSTRUCCION IV

1 2 1  Ma = λ a γ (H + h)  (H + h) − h' 2 2  1 2   Mp = λ p γh2  H + h − h'  2 3   Ma (c.s) = Mp

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla Metodo del diagrama de empuje rectangular – Resultados:

Clava 0,6 0,5 0,05 0,1

0,4

0,15

h/H



0,2

0,3

0,25 0,3

0,2

0,4

0,1 20

CONSTRUCCION IV

25

30 φ

35

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla Metodo del diagrama de empuje rectangular – Resultados: Esfuerzo en tirante 1,4 1,3 1,2 2

T/(½ γλ H )



0,05

1,1

0,1 1

0,15 0,2

0,9

0,25 0,8

0,3

0,7

0,4

0,6 20

25

30

35

40

φ CONSTRUCCION IV

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla



Comparación final: Método

Clava

Fuerza

Triangular

0.50

0.309

Circulo

0.25

0.609

Rectangular

0.25

0.501

– La distribución triangular en comparación: • Mayora la clava necesaria • Mayora la longitud de los anclajes • Minora los esfuerzos en los anclajes

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla •

Muros con 2 o más apoyos – Determinación de la clava •

El fondo de la excavación puede experimentar una rotura si la clava no es suficiente a través de un mecanismo como el indicado



Mediante el análisis plástico del mecanismo de rotura se obtiene:

h= •

H+h λ p e πtgϕ

Terzaghi, para terrenos cohesivos encontró, mediante otro mecanismo de rotura:

h = H− •

2c  π  1 +  γ  2

Para clavas nulas, Terzaghi demostro que el fondo se levanta si

H > 5 .7 CONSTRUCCION IV

c γ 12/73

MUROS PANTALLA

Muros pantalla • Muros con 2 o más apoyos – Los muros con mas de dos apoyos son estables, aun sin clava, si los apoyos resisten los esfuerzos – En consecuencia, no existe un mecanismo de rotura claro – La secuencia de las fases de ejecución será determinante para conocer los empujes y movimientos del muro – Las fases de ejecución incluirán: • • • • • • •

La ejecución de la pantalla Excavación parcial cota 1 Realización de anclaje 1 (Puntal o tirante) Excavación parcial cota 2 ........ Construcción apoyos definitivos Retirada de anclajes provisionales

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla •

Muros con 2 o más apoyos – En consecuencia, las fases de ejecución determinaran las deformaciones del muro y los empujes del terreno – Si hay agua, la modificación diferencial del nivel freático entre los dos lados de la pantalla es una condición crítica ya que motiva la aparición de los empujes hidrostáticos. – Los esfuerzos finales de flexión en la pantalla serán los máximos que se produzcan durante el proceso de ejecución, ya que, en general, no será posible recuperar las deformaciones de la pantalla. – Por esta razón, el criterio de diseño del proceso constructivo deberá atenerse a los siguientes criterios • Garantizar la estabilidad en todo momento • Minimizar el número de operaciones intermedias y el numero de apoyos provisionales • Permitir el desarrollo del resto de los trabajos sin introducir dificultades adicionales • No someter al muro durante la ejecución a esfuerzos mucho mayores de los que tendrá en su estado final

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla

• Muros con 2 o más apoyos – Criterios para el diseño • Las leyes adoptadas para el empuje en el estado final no son un aspecto crítico • Las leyes adoptadas para el empuje en las diferentes fases de construcción si que son críticas • Los esfuerzos de flexión son sobreestimados por los métodos clásicos (Rowe). En consecuencia puede reducirse razonablemente el valor del empuje activo. • Deben adoptarse leyes de empuje que no subestimen los esfuerzos en los tirantes • El empuje pasivo solo es crítico para garantizar la estabilidad durante las fases de ejecución

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla • Muros con 2 o más apoyos – En consecuencia pueden adoptarse las siguientes leyes: • Para estados iniciales o sucesivos con pequeño movimiento – El empuje al reposo – Leyes empíricas – Diagrama rectangular

• Para estados de relajación de la pantalla – Empuje activo

• En todos los casos deben incluirse las presiones hidrostáticas presentes con ley triangular o derivada del estudio del flujo de agua • En el caso de incluir anclajes activos, deberá considerarse la modificación de las tensiones y deformaciones del terreno por métodos elásticos o aproximados.

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla

• Estabilizaciones temporales Bermas Puntales

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla

• Estabilizaciones temporales Anclajes

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla

• Estabilizaciones temporales – Para el cálculo de los esfuerzos se adoptará diagrama de empujes rectangular: – En todos los casos deben incluirse las presiones hidrostáticas presentes con ley triangular o derivada del estudio del flujo de agua

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla •

Efecto de las bermas – Las bermas solo movilizan una fracción del empuje pasivo – El efecto de la berma puede ser considerado con el siguiente método: • Desde el extremo de la banqueta de la berma trazar una recta con inclinación 45+φ/2 • Determinar m. En el tramo AM se genera el empuje pasivo • Desde el final del talud trazar una paralela a la recta anterior determinando N • A partir de n el empuje pasivo corresponde al del fondo de la excavación • En el tramo m-n interpolar linealmente CONSTRUCCION IV

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MUROS PANTALLA

Anclajes • Los anclajes se disponen para la estabilización de muros – Provisional durante la construcción – Definitiva

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MUROS PANTALLA

Anclajes • Modelos

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MUROS PANTALLA

Anclajes • Comportamiento mecánico

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MUROS PANTALLA

Anclajes • Comportamiento mecánico – Anclaje pasivo: no pretensado – Anclaje activo: pretensado – Los anclajes activos cambian los empujes en el trasdós del muro

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla • Ejemplo: – Muro de 4 sótanos de 3.00 m – Terreno: • Arena limosa • Datos: γ=17.7 KN/m3

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φ=30º

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla • Fases de cálculo: – – – –

Determinación de la clava Cálculo en estado final (orientación) Calculo fases constructivas Armado

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla • Determinación de la clava – Por hundimiento de fondo

– Por compensación de empujes

– Clava adoptada:

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2m bajo el último sótano

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Muros pantalla •

Cálculo en estado final Triangular Rectangular Aproximado



Min 37,35 39,69 19,85 42,60 21,30

Mtras -55,08 -53,90 -56,78

Aproximación 1 2 ql 12 1 2 Min,cen ≈ ql 24 1 Mtras ≈ ql2 8 q = 0.65λ a γHlibre Min,ex ≈



Es un estado que no se puede alcanzar si no se compensan las deformaciones previas CONSTRUCCION IV

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla •

Primera excavación – Se calcula el momento máximo de la pantalla libre en función de la excavación M 17,97 60,66 143,78 280,83 373,78

M' 18,77 63,36 150,18 293,31 390,40

Hlibre 2,00 3,00 4,00 5,00 5,50

z 1,00 1,50 2,00 2,50 2,75

1 λ a γl'2 6 l' ≈ 4 / 3Hlibre Mlibre ≈

– Se ha de buscar un compromiso entre: • el momento máximo que solicita la pantalla • La rapidez de ejecución

– Las fases de ejecución determinan el canto requerido si admitimos momentos mayores que los correspondientes al estado final – Se excava hasta 5 m y se dispone un anclaje a 2,5 m

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Muros pantalla •

Primer anclaje – La posición del primer anclaje determinará • La profundidad máxima de excavación en la segunda fase, que se decidirá finalmente en función del momento máximo que solicitará a la pantalla

– La pantalla será estable excavando hasta 10,75 m, pero el momento es excesivo – Se excava hasta 7.0 m y se dispone un segundo anclaje a 5.5 m

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla • Primer anclaje – Podemos estimar la profundidad hasta la que la pantalla es estable considerando una clava del 40% - 50% de la altura libre Hmax=14,8/1,4=10.6m – Para obtener el momento máximo suponemos una viga apoyada-empotrada H 4 5 6 7 8 9 10 11

CONSTRUCCION IV

q 15,44 19,31 23,17 27,03 30,89 34,75 38,61 42,47

M 48,26 60,33 72,39 84,46 96,53 108,59 120,66 132,72

M1 -23,99 -29,77 -35,43 -40,96 -46,37 -51,65 -56,81 -61,85

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M2 37,71 77,30 147,05 256,02 413,25 627,79 908,69 1265,01

F 79,47 90,49 109,00 131,94 158,48 188,28 221,20 257,17

MUROS PANTALLA

Muros pantalla • Segundo anclaje – Esfuerzos Trian.

Rect.

Anc 1

29.3

244.9

Anc 2

380.9

312.7

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla •

Segundo anclaje – Flexibilidad la inclusión de la flexibilidad de los anclajes reduce los esfuerzos en los anclajes

Fijo

Flex.

Anc 1

244.9

112.8

Anc 2

312.7

240.2

– Aumenta los desplazamientos en cabeza de 3.3mm a 48,3mm – Los esfuerzos máximos de flexión prácticamente no varían – Se reducen en los apoyos y el máximo aparece en la clava

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla • Segundo anclaje – Al tener la pantalla dos anclajes aproximamos mediante las expresiones usadas para el estado inicial

Min Apoyo 1

Mtras 207,66

F 249,60

305,76

374,40

104,00 Apoyo 2 101,92

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla • Fase 1

CONSTRUCCION IV

Excavar hasta 4.0 m

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Muros pantalla • Fase 2

CONSTRUCCION IV

Anclaje activo a 2.5 m

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla • Fase 3

CONSTRUCCION IV

Excavar hasta 7.0 m

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Muros pantalla • Fase 4

CONSTRUCCION IV

Anclaje a 5.5 m

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla • Fase 5

CONSTRUCCION IV

Excavación a 10 m

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla • Fase 6

CONSTRUCCION IV

Anclaje a 9.5 m

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla • Fase 7

CONSTRUCCION IV

Excavación hasta 12.3 m

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla • Fase 8

CONSTRUCCION IV

Construcción solera

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla • Fase 9

CONSTRUCCION IV

Construcción forjado 9 m

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla • Fase 10 • Fase 11

CONSTRUCCION IV

Suprimir anclaje 9.5 m Construcción forjado 6 m

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla • Fase 12 • Fase 13

CONSTRUCCION IV

Suprimir anclaje 5.5 m Construcción forjado 3 m

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla • Fase 14 • Fase 15

CONSTRUCCION IV

Construcción forjado 0 m Suprimir anclaje 2.5 m

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla • Fase 14 • Fase 15

CONSTRUCCION IV

Construcción forjado 0 m Suprimir anclaje 2.5 m

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla • Cargas en anclajes

CONSTRUCCION IV

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla • Cargas en forjados

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla • Deformaciones

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla • Esfuerzos

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla • Empujes

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla • Comparación La comparación entre el análisis preciso y el aproximado proporciona las siguientes conclusiones: – Los empujes en el trasdós, considerando el efecto de los anclajes, son aproximadamente rectangulares. – Los valores de los en los incrementos de tensión de los anclajes corresponden con los obtenidos con errores entre el 10 y 20% – Los momentos flectores máximos se corresponden con los obtenidos de forma aproximada – No puede esperarse un elevado nivel de precisión en los resultados y ambos métodos son igualmente válidos. – La experiencia acumulada es muy importante en el desarrollo y modificación del proceso constructivo.

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla • Armado

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla • Armado en 3D y despiece

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla •

Unión de la pantalla a los forjados (1)

CONSTRUCCION IV

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla •

Unión de la pantalla a los forjados (1)

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla •

Unión de la pantalla a los forjados (2)

CONSTRUCCION IV

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla •

Unión de la pantalla a los forjados (2)

CONSTRUCCION IV

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla •

Unión de la pantalla a los forjados (3)

CONSTRUCCION IV

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla •

Unión de la pantalla a los forjados (3)

CONSTRUCCION IV

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla •

Unión de la pantalla a los forjados (4)

CONSTRUCCION IV

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla •

Unión de la pantalla a los forjados (4)

CONSTRUCCION IV

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla •

Unión de la pantalla a los forjados (5)

CONSTRUCCION IV

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla •

Unión de la pantalla a los forjados (5)

CONSTRUCCION IV

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla •

Unión de la pantalla a los forjados (6)

CONSTRUCCION IV

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla •

Unión de la pantalla a los forjados (7)

CONSTRUCCION IV

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla •

Viga de coronación

CONSTRUCCION IV

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla •

Viga de coronación

CONSTRUCCION IV

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla •

Viga de coronación

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla •

Metodo del coeficiente de balasto (Sub-grade reaction)

CONSTRUCCION IV

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla •

Metodo del coeficiente de balasto (Sub-grade reaction)

CONSTRUCCION IV

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MUROS PANTALLA

Muros pantalla •

Relajación de tensiones

CONSTRUCCION IV

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MUROS PANTALLA