Presiones De Tierra En Muros De contEncion
Páginas: 14 (3275 palabras)
Publicado: 12 de abril de 2012
III ENCUENTRO DE INGENIEROS DE SUELOS Y ESTRUCTURAS
PRESIONES
DE
TIERRA
SOBRE
ESTRUCTURAS
DE
CONTENCION
EN
CONDICIONES DE SUELOS INESTABLES
ING. JAIME SUAREZ DIAZ Universidad Industrial de Santander. Bucaramanga ING. DIEGO COBOS ROA Geotecnología Ltda. Bucaramanga
RESUMEN En una gran cantidad de situaciones las presiones reales sobre las estructuras de contenciónson muy superiores a las presiones activas o de reposo calculadas por los sistemas tradicionales de Rankine o de Coulomb. Esta es la situación de la presencia de zanjas para ductos de servicios públicos arriba del muro, la colocación de rellenos detrás de las estructuras, los muros en suelos con discontinuidades, la presencia de mantos de suelos blandos o poco resistentes y las estructuras para lacontención de deslizamientos o movimientos de un talud. Se recomienda realizar el cálculo de presiones sobre las estructuras utilizando modelaciones mediante programas comerciales de elementos finitos, los cuales permiten modelar la condición real del suelo y realizar evaluación más real y confiable.
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INTRODUCCION Cuando un ingeniero va a diseñar una estructura de contención, se enfrentaal problema de determinar la magnitud de las presiones o fuerzas que el suelo ejerce sobre la estructura. Los textos de mecánica de suelos presentan algunas alternativas de cálculo de presiones de tierras, presiones activas, presiones pasivas y presiones de reposo, todas ellas dependientes del valor de un ángulo de fricción, el cual en ocasiones se obtiene en el laboratorio o se recomienda en elestudio geotécnico y en otras se supone porque no existe información alguna. Los parámetros de elasticidad, plasticidad y
comportamiento esfuerzo-deformación del suelo no son tenidos en cuenta. En los casos de muros sencillos en suelos competentes el muro se construye y se comporta eficientemente, pero en muchas ocasiones los muros han fallado o se han presentado problemas de movimiento oagrietamiento. Surge la pregunta : ¿en dónde se cometió un error?. En el ejercicio profesional, en suelos producto de situaciones geológicas complejas como suelos residuales o depósitos en condiciones tropicales se ha detectado que la magnitud de las fuerzas reales puede ser mayor que las calculadas mediante procedimientos tradicionales. La ocurrencia de presiones con magnitud muy superior a laspresiones activas calculadas ha sido reportada por varios autores (Kormornik, 1977). La problemática tiene relación directa con que en la mayoría de los casos no tenemos en cuenta para el cálculo, las características geológicas y geotécnicas de los sitios donde se va a construir el muro. El procedimiento de evaluar las presiones de tierra con base en un ángulo de fricción sin tener en consideración otroselementos geológicos o geotécnicos ha conducido a grandes fallas.
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El objetivo del presente documento es el de indicar algunos procedimientos que se pueden utilizar para determinar la magnitud de las presiones y fuerzas sobre estructuras de contención, teniendo en cuenta las discontinuidades de origen geológico o antrópico.
ANÁLISIS DE EQUILIBRIO LÍMITE Este es el caso típico quepresentan la mayoría de textos de geotecnia. Generalmente las presiones y fuerzas sobre el muro se calculan utilizando los criterios de “análisis de equilibrio límite” propuestos por Rankine y por Coulomb. Se supone que ocurre un desplazamiento del muro cuyo valor varía entre 0.001 H y 0.003 H y este desplazamiento induce una condición de falla sobre una superficie recta, la cual forma un ángulo de 45º+ φ / 2 con la horizontal (US Army corps of engineers, 1994). El resultado es una presión activa la cual genera una fuerza la cual se calcula utilizando la expresión:
1 1 PA = γ ' K A h2 2 senθ cos δ
KA = sen 2 (θ + φ )cos δ
⎡ sen (φ + δ ) sen (φ + β ) ⎤ senθ sen (θ − δ ) ⎢1+ ⎥ sen (θ − δ ) sen (θ + β ) ⎦ ⎣
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Este criterio es el más utilizado universalmente para el diseño de muros....
PRESIONES
DE
TIERRA
SOBRE
ESTRUCTURAS
DE
CONTENCION
EN
CONDICIONES DE SUELOS INESTABLES
ING. JAIME SUAREZ DIAZ Universidad Industrial de Santander. Bucaramanga ING. DIEGO COBOS ROA Geotecnología Ltda. Bucaramanga
RESUMEN En una gran cantidad de situaciones las presiones reales sobre las estructuras de contenciónson muy superiores a las presiones activas o de reposo calculadas por los sistemas tradicionales de Rankine o de Coulomb. Esta es la situación de la presencia de zanjas para ductos de servicios públicos arriba del muro, la colocación de rellenos detrás de las estructuras, los muros en suelos con discontinuidades, la presencia de mantos de suelos blandos o poco resistentes y las estructuras para lacontención de deslizamientos o movimientos de un talud. Se recomienda realizar el cálculo de presiones sobre las estructuras utilizando modelaciones mediante programas comerciales de elementos finitos, los cuales permiten modelar la condición real del suelo y realizar evaluación más real y confiable.
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INTRODUCCION Cuando un ingeniero va a diseñar una estructura de contención, se enfrentaal problema de determinar la magnitud de las presiones o fuerzas que el suelo ejerce sobre la estructura. Los textos de mecánica de suelos presentan algunas alternativas de cálculo de presiones de tierras, presiones activas, presiones pasivas y presiones de reposo, todas ellas dependientes del valor de un ángulo de fricción, el cual en ocasiones se obtiene en el laboratorio o se recomienda en elestudio geotécnico y en otras se supone porque no existe información alguna. Los parámetros de elasticidad, plasticidad y
comportamiento esfuerzo-deformación del suelo no son tenidos en cuenta. En los casos de muros sencillos en suelos competentes el muro se construye y se comporta eficientemente, pero en muchas ocasiones los muros han fallado o se han presentado problemas de movimiento oagrietamiento. Surge la pregunta : ¿en dónde se cometió un error?. En el ejercicio profesional, en suelos producto de situaciones geológicas complejas como suelos residuales o depósitos en condiciones tropicales se ha detectado que la magnitud de las fuerzas reales puede ser mayor que las calculadas mediante procedimientos tradicionales. La ocurrencia de presiones con magnitud muy superior a laspresiones activas calculadas ha sido reportada por varios autores (Kormornik, 1977). La problemática tiene relación directa con que en la mayoría de los casos no tenemos en cuenta para el cálculo, las características geológicas y geotécnicas de los sitios donde se va a construir el muro. El procedimiento de evaluar las presiones de tierra con base en un ángulo de fricción sin tener en consideración otroselementos geológicos o geotécnicos ha conducido a grandes fallas.
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El objetivo del presente documento es el de indicar algunos procedimientos que se pueden utilizar para determinar la magnitud de las presiones y fuerzas sobre estructuras de contención, teniendo en cuenta las discontinuidades de origen geológico o antrópico.
ANÁLISIS DE EQUILIBRIO LÍMITE Este es el caso típico quepresentan la mayoría de textos de geotecnia. Generalmente las presiones y fuerzas sobre el muro se calculan utilizando los criterios de “análisis de equilibrio límite” propuestos por Rankine y por Coulomb. Se supone que ocurre un desplazamiento del muro cuyo valor varía entre 0.001 H y 0.003 H y este desplazamiento induce una condición de falla sobre una superficie recta, la cual forma un ángulo de 45º+ φ / 2 con la horizontal (US Army corps of engineers, 1994). El resultado es una presión activa la cual genera una fuerza la cual se calcula utilizando la expresión:
1 1 PA = γ ' K A h2 2 senθ cos δ
KA = sen 2 (θ + φ )cos δ
⎡ sen (φ + δ ) sen (φ + β ) ⎤ senθ sen (θ − δ ) ⎢1+ ⎥ sen (θ − δ ) sen (θ + β ) ⎦ ⎣
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Este criterio es el más utilizado universalmente para el diseño de muros....
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