Muros pantalla II - La · PDF file– Empuje activo • En todos los casos deben incluirse las presiones hidrostáticas presentes con ley triangular o derivada del estudio del flujo

MUROS PANTALLACONSTRUCCION IV 1/73

Muros pantalla II


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


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 P3=nγHm=0,4 n=0.2-0.4


Muros pantalla

• Metodo del circulo de rotura– Modelo cinemático


Muros pantalla

• Metodo del circulo de rotura– Fuerzas


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


Muros pantalla

• Metodo del circulo de rotura– Resultados:

• Clava: 0.25H• Fuerza 0.609λaγH2

• Frente a 0.50H y 0.309λaγH2


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 homogeneoaplicando el método del extremo libre, son:

( )

ap

pp

aa

ETE

hE

hHE

=+

γλ=

+γλ=

2

2

2121 ( ) ( )

pa

pp

aa

M)s.c(M

'hhHhM

'hhHhHM

=

−+γλ=

−++γλ=

32

21

21

21

2

2


Muros pantalla

• Metodo del diagrama de empuje rectangular– Resultados:

Clava

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

20 25 30 35 40φ

h/H

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,4


Muros pantalla

• Metodo del diagrama de empuje rectangular– Resultados:

Esfuerzo en tirante

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

1,2

1,3

1,4

20 25 30 35 40φ

T/(

½γλ

H2) 0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,4


Muros pantalla

• Comparación final:

– La distribución triangular en comparación:

• Mayora la clava necesaria• Mayora la longitud de los anclajes• Minora los esfuerzos en los anclajes

0.5010.25Rectangular

0.6090.25Circulo

0.3090.50Triangular

FuerzaClavaMétodo


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:

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

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

ϕπλ+

= tgpe

hHh

π

+γ

−=2

12c

Hh

γ>

c.H 75


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


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


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


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.


Muros pantalla

• Estabilizaciones temporalesBermas Puntales


Muros pantalla

• Estabilizaciones temporalesAnclajes


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


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


Anclajes

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


Anclajes

• Modelos


Anclajes

• Comportamiento mecánico


Anclajes

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


Muros pantalla

• Ejemplo:– Muro de 4 sótanos de 3.00 m– Terreno:

• Arena limosa• Datos: γ=17.7 KN/m3 φ=30º


Muros pantalla

• Fases de cálculo:– Determinación de la clava– Cálculo en estado final (orientación)– Calculo fases constructivas– Armado


Muros pantalla

• Determinación de la clava– Por hundimiento de fondo

– Por compensación de empujes

– Clava adoptada: 2m bajo el último sótano


Muros pantalla• Cálculo en estado final

• Aproximación

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

Min Mtras

Triangular 37,35 -55,08Rectangular 39,69 -53,90

19,85Aproximado 42,60 -56,78

21,30

librea

2tras

2cenin,

2exin,

H65.0q

ql81

M

ql241

M

ql121

M

γλ=

≈

≈

≈


Muros pantalla

• Primera excavación– Se calcula el momento máximo de la pantalla libre en función de

la excavación

– 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

libre

2alibre

H3/4'l

'l61

M

≈

γλ≈

M M' Hlibre z17,97 18,77 2,00 1,0060,66 63,36 3,00 1,50

143,78 150,18 4,00 2,00280,83 293,31 5,00 2,50373,78 390,40 5,50 2,75


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 solicitaráa 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


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 q M M1 M2 F4 15,44 48,26 -23,99 37,71 79,475 19,31 60,33 -29,77 77,30 90,496 23,17 72,39 -35,43 147,05 109,007 27,03 84,46 -40,96 256,02 131,948 30,89 96,53 -46,37 413,25 158,489 34,75 108,59 -51,65 627,79 188,28

10 38,61 120,66 -56,81 908,69 221,2011 42,47 132,72 -61,85 1265,01 257,17


Muros pantalla

• Segundo anclaje– Esfuerzos

312.7380.9Anc 2

244.929.3Anc 1

Rect.Trian.


Muros pantalla

• Segundo anclaje– Flexibilidad

la inclusión de la flexibilidad de los anclajes reduce los esfuerzos en los anclajes

– 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

240.2312.7Anc 2

112.8244.9Anc 1

Flex.Fijo


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• Segundo anclaje– Al tener la pantalla dos anclajes aproximamos mediante

las expresiones usadas para el estado inicial

Min Mtras FApoyo 1 207,66 249,60

104,00Apoyo 2 305,76 374,40

101,92


Muros pantalla

• Fase 1 Excavar hasta 4.0 m


Muros pantalla

• Fase 2 Anclaje activo a 2.5 m


Muros pantalla

• Fase 3 Excavar hasta 7.0 m


Muros pantalla

• Fase 4 Anclaje a 5.5 m


Muros pantalla

• Fase 5 Excavación a 10 m


Muros pantalla

• Fase 6 Anclaje a 9.5 m


Muros pantalla

• Fase 7 Excavación hasta 12.3 m


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• Fase 8 Construcción solera


Muros pantalla

• Fase 9 Construcción forjado 9 m


Muros pantalla

• Fase 10 Suprimir anclaje 9.5 m• Fase 11 Construcción forjado 6 m


Muros pantalla

• Fase 12 Suprimir anclaje 5.5 m• Fase 13 Construcción forjado 3 m


Muros pantalla

• Fase 14 Construcción forjado 0 m• Fase 15 Suprimir anclaje 2.5 m


Muros pantalla

• Fase 14 Construcción forjado 0 m• Fase 15 Suprimir anclaje 2.5 m


Muros pantalla• Cargas en anclajes


Muros pantalla• Cargas en forjados


Muros pantalla• Deformaciones


Muros pantalla• Esfuerzos


Muros pantalla• Empujes


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.


Muros pantalla• Armado


Muros pantalla

• Armado en 3D y despiece


Muros pantalla

• Unión de la pantalla a los forjados (1)


Muros pantalla



Muros pantalla



Muros pantalla



Muros pantalla



Muros pantalla



Muros pantalla



Muros pantalla



Muros pantalla



Muros pantalla



Muros pantalla



Muros pantalla



Muros pantalla

• Viga de coronación


Muros pantalla



Muros pantalla



Muros pantalla

• Metodo del coeficiente de balasto (Sub-grade reaction)


Muros pantalla

• Metodo del coeficiente de balasto (Sub-grade reaction)


Muros pantalla

• Relajación de tensiones

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