Diseño sísmico de muros de retención
PROGRAMA DE MAESTRÍA Y DOCTORADO EN INGENIERÍA
INGENIERÍA CIVIL – ANÁLISIS Y DISEÑO DE CIMENTACIONES
INFLUENCIA DE LA FLEXIBILIDAD DE LA CIMENTACIÓN EN LA RESPUESTA
SÍSMICA DE MUROS DE RETENCIÓN
TESIS
QUE PARA OPTAR POR EL GRADO DE:
DOCTOR EN INGENIERÍA
PRESENTA:
ISAAC BONOLA ALONSO
TUTOR PRINCIPAL
DR. JAVIER AVILÉS LÓPEZ
INSTITUTOMEXICANO DE TECNOLOGÍA DEL AGUA
MÉXICO, D. F. JUNIO 2013
JURADO ASIGNADO:
Presidente:
DR. RAÚL FLORES BERRONES
Secretario:
DR. RIGOBERTO RIVERA CONSTANTINO
Vocal:
DR. JAVIER AVILÉS LÓPEZ
1er Suplente:
DR. EFRAÍN OVANDO SHELLEY
2do Suplente:
DR. VENANCIO TRUEBA LÓPEZ
Jiutepec, Morelos.
TUTOR DE TESIS:
DR. JAVIER AVILÉS LÓPEZ-------------------------------------------------FIRMA
1
Índice
1. INTRODUCCIÓN
6
1.1. Antecedentes
7
1.2. Criterios de diseño nacionales
22
1.3. Hipótesis
27
1.4. Objetivos
27
1.5. Contenido por capítulos
27
2. RESPUESTAS MODALES DEL SUELO
30
2.1. Formas modales
39
2.2. Campos libres
44
3. MODELO DE MURO DE RETENCIÓN SOBRE BASE FLEXIBLE
47
3.1. Etapa 1:Excitación en el basamento, sin deslizamiento ni rotación del
muro (∆ =θ = 0).
3.2. Etapa 2: Desplazamiento unitario del muro (∆ =1).
48
3.3. Etapa 3: Giro unitario del muro (θ =1).
56
3.4. Ecuaciones de equilibrio
58
3.5. Calibración del modelo
61
4. ANÁLISIS EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA
70
4.1. Influencia de la relación de Poisson
71
4.2. Influencia delamortiguamiento
73
4.3. Influencia del suelo de cimentación
74
4.4. Influencia del contraste de rigideces entre el relleno y el suelo de
cimentación
4.5. Influencia de la flexibilidad de la cimentación
77
4.6. Influencia de la masa del muro (inercia)
89
4.7. Determinación de la altura efectiva
92
4.8. Distribución de fuerzas sobre el muro
94
4.9. Influencia de laexcitación vertical
96
4.10. Conclusiones del capítulo
98
54
80
2
5. ANÁLISIS EN EL DOMINIO DEL TIEMPO
104
5.1. Respuesta en el tiempo
107
5.2. Conclusiones del capítulo
119
6. EJEMPLOS DE APLICACIÓN
123
6.1. Ejemplo 1. Muro de gravedad con relleno arenoso seco, desplantado
sobre un estrato de arcilla seca
6.2. Ejemplo 2. Muro de gravedad con rellenoarenoso seco, desplantado
sobre un estrato de arcilla con presencia del nivel de aguas freáticas
(NAF)
6.3. Ejemplo 3. Muro de gravedad con relleno arenoso saturado,
desplantado sobre un estrato de arcilla saturado.
124
7. CONCLUSIONES
149
7.1. Respuesta del sistema en el dominio de la frecuencia
150
7.2. Respuesta del sistema en el dominio del tiempo
154
7.3. Conclusionesprácticas sobre el método desarrollado
157
133
141
BIBLIOGRAFÍA
159
APÉNDICE A
168
APÉNDICE B
203
3
Notación
[A], [B], [G],
[M], [D],
[A]J, [B]J, [G]J,
[M]J, [D]J,
[E]
[K]
[P*]
[V*]
[V]
{C}
{d∆}
{dθ}
{Fd}
{Fl}
{FMuro}
{v}
{δd}
{δl}
{δMuro}
{δ∆}
{δθ}
B
exp
f
f0
Fj
G
Gc
h
H
H0
hj
i
j
k
l
L
Mb
Mb
n
Qb
Matrices ensambladasdel sistema
Matrices para el estrato j en función de su geometría y propiedades
Matriz diagonal propagadora
Matriz diagonal de números de onda
Matriz modal propagada de fuerzas
Matriz modal propagada de desplazamientos
Matriz de desplazamientos modales
Vector de coeficientes de participación modal
Factor de flexibilidad del resorte al deslizamiento
Factor de flexibilidad del resorte algiro
Campo difractado de fuerza
Campo libre de fuerza
Vector de fuerzas totales sobre el muro
Vector de amplitudes de desplazamiento
Campo difractado de desplazamiento
Campo libre de desplazamiento
Vector de desplazamientos totales del muro
Vector de desplazamientos horizontales impuestos al muro
Vector de componentes horizontales del giro impuestos al muro
Ancho de la base del muro...
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