7 verificacion del muro con multiples anclajes

Manual de Programas GEO5 para ingenieros www.fiinesoftware.es

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


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


17,4

25,0 21 30 35 20 = 5,7

Cohesivo

0,25 21 55,0



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= .


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.


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


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.



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.



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.


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.



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.


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.


Cuadro Anlisis (Kh + presiones)

Cuadro Anlisis (Fuerzas internas)


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


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.


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.


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

7 verificacion del muro con multiples anclajes

Documents