GEOTECNIA PARTE 2 - pymse.com · Para efectos prácticos, el Manual de Carreteras ofrece...

RELATOR: CARLOS PEÑA L. FECHA: JUNIO 2014

El material que a continuación se presenta ha sido desarroll ado con el único fin de apoyar la labor deIngenieros Estructurales que cuenten con sólidos conocimi entos en el tema del diseño estructural sismo-resistente de acuerdo con la normativa nacional vigente y al estado del arte actual de la profesión.

© Queda prohibida la reproducción parcial o total del materi al que a continuación se presenta sin laaprobación formal de P&M Structural / Seismic Engineering.

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CARLOS PEÑA LÓ[email protected] ,

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PARTE 2


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MUROS DE CONTENCION


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Condiciones de deformación

Mínimo empuje de Suelo Máximo empuje de Suelo


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Coeficientes de presión lateral en suelos no cohesivos.

K0, Condición de reposo. Corresponde a un estado de deformación nulo del suelocontenido.Kp, Condición pasiva. Corresponde a un estado de compresión del suelo contenidoen condición de rompimiento. Deformación hacia dentro del suelo contenido.Ka, Condición activa. Corresponde a un estado de descompresión del suelo encondición de rompimiento. Deformación hacia afuera del suelo contenido.

Kvh σσ =

ap ∆>>∆

ap KKK >> 0


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φsin10 −≈K


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Equilibrio Activo de Rankine

En aquellos casos en que elparamento de contención deterreno cumple con lascondiciones siguientes, larelación entre las tensionesprincipales verticales yhorizontales queda definida porel Circulo de Mohr.

1) Paramento vertical.2) Paramento liso.


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En ausencia de cohesión.

TERRAPLEN INCLINADO

En presencia de cohesión.


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Valores para Ka’


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Equilibrio Pasivo de Rankine


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En ausencia de cohesión.

TERRAPLEN INCLINADO

En presencia de cohesión.

Valores para Kp’


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Equilibrio de Coulomb

Para el desarrollo de la teoría de equilibro de la cuña de falla Coulomb hace lossiguientes supuestos:

1) El suelo es isotrópico y homogéneo.2) La superficie de rotura es plana.3) La cuña de falla se comporta como cuerpo rígido.4) La superficie de presión es plana.5) El muro en la superficie de presión no es liso (existe fricción).6) El problema corresponde a deformaciones planas.7) El suelo contenido no presenta cohesión.


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Equilibrio Activo de Coulomb


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Equilibrio Pasivo de Coulomb


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Componente Sísmica (Mononobe-Okabe)


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Diseño General


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Llaves de corte


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Bloques de Anclaje

En los problemas de estructuras de contención flexibles, es usual que se presentenimportantes diferencias de terreno a contener, por lo que los efectos de volcamientoresultan demasiado altos. Para estos casos, la solución más común es el uso deapoyos intermedios dentro del suelo contenido. Estos apoyos pueden materializarseya sea con pernos de anclaje o con bloques de anclaje ubicados fuera de la posiblecuña de falla, los cuales se vinculan a los elementos contenedores mediante cables.


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PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO MANUAL DE CARRETERAS 2013

VOLUMNE N° 3INSTRUCCIONES Y CRITERIOS DE

DISEÑO

CAPITULO 3.1000PUENTES Y ESTRUCTURAS AFINES


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Para efectos prácticos, el Manual de Carreteras ofrece metodologías de evaluaciónde la estabilidad de Muros de Contención Gravitacionales y Cantilever. Primero seevalúa el comportamiento de estructuras del primer tipo, y posteriormente seentregan las correcciones necesarias para evaluar el segundo tipo.

Como caso general se establece el uso de muros que sean capaces de desarrollarcorrimientos y giros residuales en su base, de forma tal que los empujes puedanalcanzar sus valores mínimos (condición actica) durante el evento sísmico de diseño.

Como factores de seguridad para la evaluación de la estabilidad de las estructuras seestablece lo siguiente:

Caso estático: Deslizamiento FSED ≥ 1.5Volcamiento FSEV ≥ 1.5

Caso sísmico: Deslizamiento FSSD ≥ 1.1Volcamiento FSSV ≥ 1.15 FSSD

Como caso particular se presenta la solución asociada a muros rígidos, los cuales noson capaces de desarrollar mayores corrimientos y giros residuales.

3.1003.4 Muros de Contención


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Condición Estática Muro Gravitacional


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Condición Estática Muro Cantilever

0=β


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Componente Sísmica

0'5.0 ACs =


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Componente Sísmica Muro Gravitacional


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Componente Sísmica Muro Cantilever

0=β


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Muros Rígidos

0'ACs =

Caso estático: Deslizamiento FSED ≥ 1.5Volcamiento FSEV ≥ 1.5

Caso sísmico: Deslizamiento FSSD ≥ 1.0Volcamiento FSSV ≥ 1.0


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COMPONENTE ESTATICA


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COMPONENTE SISMICA

El Manual de Carreteras ofrece una metodología de cálculo basada en un modelocinemático (interacción suelo-estructura) bastante reconocido. Consistentemente, losesfuerzos flexurales y de corte en las losas y muros dependen de la relación derigidez entre la estructura y el suelo de confinamiento.

Lo anterior significa que, dependiendo de la desangulación de diseño del suelo, losesfuerzos en la estructura disminuyen fuertemente en la medida que la rigidez lateralde la misma lo hace.

Debido a que el cálculo de la acción sísmica se desarrolla considerando la máximaaceleración del suelo (a0), los resultados no requieren mayoración alguna paraefectos del diseño.

3.1003.5 Estructuras Enterradas Tipo Marco o Cajón


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RESORTES DE INTERACCION HORIZONTAL

Para el caso de los resortes de interacción vertical es importante considerar que en lapráctica los valores de diseño son bastante mayores que los horizontales (1.5 kh ≤

kv). En el caso de las estructuras enterradas esto resulta de vital importancia debidoa que el subestimar la rigidez vertical del suelo disminuye los esfuerzos de diseño enlos muros. Consecuentemente, considerar que el suelo resulta rígido en comparacióna la estructura, siempre conducirá a resultados conservadores.

Debido a que este modelo es altamente sensible a la rigidez lateral de la estructuraes importante representar esta propiedad de manera adecuada. Es decir, si seespera agrietamiento en las secciones, la rigidez flexural disminuirá fuertemente encomparación a la rigidez elástica de la sección bruta no agrietada. En general, larigidez flexural agrietada de elementos de hormigón armado tipo viga es del orden deun 30% a 40% de su rigidez bruta no agrietada.


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El Manual de Carreteras ofrece una metodología alternativa de cálculo basada ensimplificaciones al modelo anteriormente presentado. Dichas simplificacionescorresponden principalmente a despreciar la interacción lateral suelo-estructura,exigiendo generar un desplazamiento lateral superior (máximo) en la estructura iguala su máximo posible ∆s = θs H.

Este desplazamiento de diseño debe lograrse imponiendo en uno de los muros unpatrón de carga lateral triangular y otro uniforme. Los valores para el diseño sonaquellos que resulten mayores entre ambos patrones aplicados.

Estructuras Enterradas Método Simplificado


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- Foundation Analysis and Design, Bowles.- Geotechnical Engineering - Principles and Practices of Soil Mechanics And

Foundation Engineering, V.N.S. Murthy.- Manual de Carreteras 2013, Vol. N°3, Dirección de Vialidad MOP.- Explicit Stresses under Rectangular Footings, R. Irles and F. Irles.- Bearing Pressures for Rectangular Footings with Biaxial Uplift, Kenneth E. Wilson.- Ingeniería de Cimentaciones, Peck, Hanson y Thornburn.- Presiones en zapatas rígidas de forma arbitraria sometidas a carga axial

excéntrica, J. A. Rodríguez-Gutiérrez y J. Darío Aristizabal-Ochoa.- Principios de Ingeniería de Cimentaciones, Braja M. Das.


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REFERENCIAS

- Clasificación de Suelos.- Fundaciones profundas.- Asentamientos instantáneos y diferidos.- Distribución de presiones en profundidad.- Estabilidad de Taludes.- Muros anclados.- Sostenimiento de excavaciones.


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TEMAS PENDIENTES

MUCHAS GRACIAS !!!


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