Geo5 manual-para-ingenieros-mpi1

Manual de Programas GEO5para ingenieros

Parte 1

Manual de Programas GEO5 para ingenieros www.fiinesoftware.es

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Manual de Programas GEO5 para ingenieros

Capítulo 1. Configuración de análisis y Administrador de Configuración ....... 3

Capítulo 2. Diseño de Muro en voladizo ........................................................ 11

Capítulo 3. Verificación de muro de gravedad .............................................. 22

Capítulo 4. Diseño muro de contención no anclado ..................................... 31

Capítulo 5. Diseño de muro de contención anclado...................................... 39

Capítulo 6. Verificación del muro de contención con una fila de anclajes .... 44

Capítulo 7. Verificación del muro con múltiples anclajes .............................. 55

Capítulo 8. Análisis de estabilidad de taludes ............................................... 69

Capítulo 9. Estabilidad de taludes con muro de contención ......................... 79

Capítulo 10. Diseño de zapatas ...................................................................... 89

Capítulo 11. Asentamiento de zapatas .......................................................... 95

Capítulo 12. Análisis de consolidación debajo de un terraplén................... 100


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Introducción

El manual del ingeniero es el nuevo material de educación del software GEO5. Se desarrolló

debido a las consultas frecuentes de los usuarios. El objetivo de cada capítulo es el de explicar

como resolver problemas de ingeniería concretos utilizando el software GEO5.

Cada capítulo está dividido en varias secciones:

Introducción – Introducción teórica del problema

Asignación – Se describe el problema con todos los datos de entrada necesarios para resolver

el mismo en el programa seleccionado

Solución – En esta sección, el problema se resuelve paso a paso

Conclusión – Resultados del problema y verificación final. Indica si la estructura es

satisfactoria o no y si es necesario realizar alguna modificación.

En cada capítulo también encontrará notas, las cuales explican el problema en general y

enlaces a otros materiales de información.

El material básico de educación del conjunto de software GEO5 (de FINE s.r.o.) son:

Ayuda contextual – Explica las funciones del programa en detalle

Video tutoriales – Muestra el trabajo básico con los programas y su uso efectivo.

Manual del ingeniero – explica como resolver problemas de ingeniería concretos.

Manuales de verificación- Verifica los resultados comparando los programas con el

cálculo manual y con otros programas

El primer capítulo explica como configurara los estándares y elegir el método de análisis, lo

cuál es igual en todos los programas GEO5. En los próximos capítulos con el estándar

seleccionado se verificará la construcción.


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Capítulo 1. Configuración de análisis y Administrador de Configuración

Este capítulo explica el uso correcto del administrador de análisis y sirve para elegir

estándares, factores parciales y metodología de verificación. Es el paso inicial de todos los

programas GEO5.

Introducción

El software GEO5 se utiliza en 90 países del mundo. Las tareas de ingeniería para

probar que una construcción es segura y bien diseñada, son las mismas en todos lados.

Las características básicas de las estructuras (ej. Geometría del muro, terreno,

ubicación de anclajes, etc.) son las mismas alrededor de todo el mundo. Lo que es diferente es

la forma de probar que una construcción es segura y la teoría de análisis. Muchas teorías

nuevas y factores parciales de análisis lideran la entrada de una amplia cantidad de datos y

programas complicados. El Administrador de Configuración se creo en GEO5 versión 15 para

simplificar este proceso.

En el Administrador de Configuración están definidos los parámetros de entrada,

incluyendo estándares, métodos y coeficientes para diferentes códigos de diseño. La idea es

que cada usuario entienda la configuración definida en el programa (o defina una nueva

configuración de análisis), la cual el usuario luego utilizará en su trabajo. El Administrador de

Configuración y el editor de configuración, luego será utilizado por el usuario ocasionalmente.

Asignación:

Realice un análisis de un muro de gravedad según la imagen debajo por vuelco y

desplazamiento según los siguientes estándares y procedimientos

1) CSN 73 0037

2) EN 1997 – DA1

3) EN 1997 – DA2

4) EN 1997 – DA3

5) Factor de Seguridad FS=1.6


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Esquema del análisis del muro de gravedad

Solución

Primero, ingrese los datos sobre la construcción y las condiciones geológicas en el

cuadro:

“Geometría”, “Suelos” y “Asignar”. Por el momento no tenga en cuenta los otros

cuadros porque en este ejemplo no se consideran.


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Cuadro “Geometría” – entrada de dimensiones del muro de gravedad

Tabla de parámetros de suelo

Suelo

(Clasificación de

suelo)

Unidad de

peso

3mkN

Ángulo de

fricción

interna

ef

Cohesión

del suelo

kPacef

Ángulo de

fricción

estructura –

suelo

MG – Limo-Gravoso

, consistencia firme 19,0 30,0 0 15,0

En el cuadro „Asignar“, el primer suelo se asigna automáticamente a la capa o capas.

Esto puede cambiarse cuando sea necesario.

Cuando la entrada básica de la construcción está terminada, podemos elegir los

estándares, y luego finalmente ejecutar el análisis del muro de gravedad.


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En el cuadro „Configuración” hacer click sobre el botón „Seleccionar” y elija el número

8 – „República Checa – antiguos estándares CSN (73 1001, 73 1002, 73 0037)“

Cuadro “Lista de configuraciones”

Nota: la vista de esta ventana depende de los estándares activos en el Administrador de

Configuración – puede encontrar más información en la ayuda del programa (presione F1). Si

la configuración que usted desea utilizar no está en la lista que aparece en el cuadro „Lista de

configuraciones“, usted podrá activar la misma en el Administrador de Configuración.

Ahora, abra el cuadro „Verificación de equilibrio” y luego de analizar el ejemplo registre la

utilización de la construcción (en el cuadro „Verificación de equilibrio“) - 53,1% resp. 66,5%.

Cuadro „Verificación de equilibrio“– resultados del análisis utilizando el estándar CSN 73 0037

Luego vuelva al cuadro „Configuración” y seleccione la opción número 3 – „Estándar –

EN 1997 – DA1”


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Cuadro „Lista de configuraciones”

Nuevamente, vaya al cuadro „Verificación de equilibrio” y registre el resultado (55,6%

y 74,7%) para EN 1997, DA1.

Cuadro „Verificación de equilibrio” - resultado del análisis para EN 1997, DA1

Repita este proceso para la configuración número 4 - “Estándar – EN 1997 – DA2” y

número 5 – “Estándar – EN 1997 – DA3”.

El análisis de utilización de la construcción es de (77,8% y 69,7%) para EN 1997, DA2

o (53,5% y 74,7%) para EN 1997, DA3.

La variante número 5 (análisis utilizando factores de seguridad) no es tan sencilla. En el

cuadro „Configuración” seleccionar el botón „Editar”. Esto le mostrará la configuración de


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análisis actual. Cambie la metodología de verificación a „Factores de seguridad (ASD)“ y luego

ingrese el factor de seguridad para vuelco y deslizamiento como 1.6

Cuadro “Editar la configuración actual: Muro de gravedad”

Presione OK y ejecute el análisis (69,0% y 77,1%).

Cuadro “Verificación de equilibrio” – Resultado de análisis para FS = 1.6

Si usted desea utilizar esta configuración más seguido, puede guardarla seleccionando

„Agregar al Administrador”, determine un nombre para la misma como se muestra debajo, y

así la próxima vez que necesite utilizarla la encontrará como configuración estándar.


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Cuadro “Añadir la configuración actual al Administrador”

Luego el cuadro de diálogo „Lista de configuraciones” se ve como se muestra a

continuación:


Verificación

Utilización de porcentajes con cada uno de los estándares

Vuelco deslizamiento

1) CSN 73 0037 53,1 66,5

2) EN 1997 – DA1 55,6 74,7

3) EN 1997 – DA2 77,8 69,7

4) EN 1997 – DA3 53,3 74,7

5) Factor de seguridad en FS=1.6 69,0 77,1


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El análisis es satisfactorio utilizando cualquiera de los estándares de análisis

seleccionados.

Nota: Este método simple puede utilizarse para comparar análisis de estructuras de retención

y estabilidad. Cuando analizamos cimentaciones, la carga (dato de entrada básico) debe ser

calculada según estándares relevantes. Esta es la razón por la cual no tiene sentido, comparar

diseño de cimentaciones por varios estándares con el mismo valor de carga (valores

nominales).


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Capítulo 2. Diseño de Muro en voladizo

En este capítulo, se describe como diseñar un Muro en voladizo y su análisis.

Asignación

Diseñe un muro en voladizo con altura 4,0 m y analice el mismo con el estándar EN 1997-1

(EC 7-1, Enfoque de diseño 1 – DA1). El terreno detrás de la estructura es horizontal. El nivel

freático del agua es 2,00 metros de profundidad. Detrás de la estructura actúa una sobrecarga

tipo franja con un largo de 0,5 metros y una magnitud de 10 kN/m2. El suelo de cimentación

es MS- Limo arenoso, consistencia firme, 8,0rS , capacidad portante permitida 175kPa. El

suelo detrás del muro es S-F – Arena de trazo fino, densidad de suelo medio.

El muro en voladizo será creado con refuerzo de hormigón de clase C 20/25.

Esquema del muro en voladizo - Asignación

Solución:

Para resolver este problema, utilizamos el programa de GEO5, Muro en voladizo, y se explicará

paso a paso como resolver este ejemplo.

En el cuadro „Configuración” haga click sobre el botón „Seleccionar” y luego elija el análisis

Nro. 3 – „Estándar EN 1997 – DA1”.


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En el cuadro „Geometría” elija la forma del muro e ingrese las dimensiones.

Cuadro “Geometría”

En el cuadro „Material” ingrese el material del muro


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Cuadro “Material” – entrada de las características del material de la estructura

Luego, defina los parámetros de suelo seleccionando el botón „Añadir” en el cuadro

„Suelos”. El tallo del muro es normalmente analizado por presión en reposo. Para presión en

reposo seleccione „Sin cohesión” / “Granular”.

Cuadro “Añadir nuevo suelo”


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Nota: Las magnitudes de las presiones activas dependen también de la fricción entre la

estructura y el suelo. El ángulo de fricción depende del material de la construcción y del ángulo

de fricción interna del suelo – normalmente se ingresa en el intervalo ef

32

31

Tabla de parámetros del suelo

Suelo

(clasificación de suelo)

Perfil m

Unidad de

peso

3mkN

Ángulo de

fricción

interno

ef

Cohesión

del suelo

kPacef

Peso

unitario de

suelo

saturado

Ángulo de

fricción

estructura –

suelo

S-F – Arena de trazos

finos, densidad del suelo

media

0,0 – 4,0 17,5 28,0 0,0 18 18,5

MS – Limo arenoso ,

consistencia rígida,

8,0rS

desde 4,0 18,0 26,5 30,0 18 17,5

En el cuadro "Terreno" elegir la forma del terreno horizontal.

Cuadro “Terreno”

Las napas freáticas están a una profundidad de 2,0 metros. En el cuadro "Agua", seleccione el

tipo de agua cerca de la estructura y sus parámetros


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Cuadro “Agua”

En el siguiente cuadro definir “Sobrecarga”. Aquí, seleccione una sobrecarga permanente y de

tipo franja, sobre el terreno actuando como peso muerto.

Cuadro "Sobrecarga"

En el Cuadro "Resistencia del suelo" seleccione la forma del terreno al frente del muro y luego

definir otros parámetros de resistencia en la cara frontal.


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Cuadro "Resistencia del suelo"

Nota: En este caso, no consideramos la resistencia en la parte frontal, por lo que los resultados

serán conservadores. La resistencia del suelo en la cara frontal depende de la calidad del suelo

y el desplazamiento permisible de la estructura. Podemos considerar la presión en reposo para

el suelo original, o un suelo bien compactado. Es posible considerar la presión pasiva si se

permite el desplazamiento de la estructura. (Para más información, consulte Ayuda - F1)

Luego, en el cuadro "Configuración de etapa" seleccionar el tipo de situación de diseño. En

este caso, será permanente. Además, puede seleccionar la presión que actúa sobre el muro.

En nuestro caso, seleccionamos la presión activa siendo que el muro puede desplazarse.

Cuadro "Configuración de etapa"

Ahora, abrimos el cuadro "Verificación", donde se analizan los resultados de vuelco y

deslizamiento del muro en voladizo.


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Cuadro “Verificación de equilibrio”

Nota: el botón „En detalle” en la sección derecha de la pantalla abre el cuadro de diálogo con

información detallada sobre los resultados del análisis.

Resultado del análisis:

La verificación de deslizamiento no es satisfactoria, la utilización de la estructura es:

Vuelco: 52,8 % 97,10933,208 klvzd MM [kNm/m] ACEPTABLE.

Deslizamiento: 124,6 % 94,8178,65 posvzd HH [kN/m] INACEPTABLE.

Ahora tenemos varias posibilidades para mejorar nuestro diseño. Por ejemplo, podemos:

- Utilizar un mejor suelo detrás del muro

- Anclar la base

- Aumentar la fricción inclinando la base de cimentación

- Anclar el espolón

Estos cambios podrían ser económica y técnicamente complicados, por lo que debería elegir la

alternativa más fácil. La forma más eficiente es cambiar la forma del muro e ingresar un salto


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Cambio del diseño: Cambiar la geometría del muro

Ejecuto el cuadro „Geometría” y cambie la forma del muro en voladizo. Para aumentar

la resistencia contra deslizamiento ingresamos un salto base.

Cuadro „Geometría” (cambio de dimensiones en el muro en voladizo)

Nota: un salto base es normalmente analizado como un base de cimentación inclinada. Si la

influencia en el salto base se considera como resistencia de la cara frontal, entonces el

programa lo analiza con una base de cimentación recta, pero la resistencia en la cara frontal

de la construcción es analizada hasta la profundidad de la parte más baja del salto de la base

(para más información diríjase a la AYUDA – F1)

El análisis de la nueva construcción es verificada para vuelco y deslizamiento.


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Cuadro „Verificación de equilibrio”

Ahora, tanto el análisis de vuelco como deslizamiento es ACEPTABLE

Luego, en el cuadro „Verificación de Cap. Portante”, se lleva a cabo el análisis para el

diseño con capacidad portante del suelo de cimentación igual a 175kPa.

Cuadro “Verificación de Cap. Portante”


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Nota: En este caso, analizamos la capacidad portante del suelo de cimentación con un valor de

entrada, el cual podemos obtener de datos geológicos o de estándares. Estos valores son

normas o referencias conservativamente altos, por lo que generalmente es mejor analizar la

capacidad portante de suelos de cimentación con el programa „Zapata” que toma en cuenta

otras influencias como la inclinación de carga, profundidad de cimentación, etc.

Luego, en el cuadro „Verificación del muro” elegimos verificación del espolón del muro.

Diseñar el refuerzo principal dentro del espolón - 6 pcs. Ø 12 mm, el cual satisface el punto de

capacidad portante de todos los principios de diseño.

Cuadro „Verificación del muro”

Luego, abra el cuadro „Verificación de Esta. de taludes” y analice la estabilidad global del

muro. En nuestro caso, utilizaremos el método „Bishop”, el cual devuelve resultados

conservadores. Realice el análisis con optimización de superficie de deslizamiento

circular y luego abandone el programa presionando el botón „OK”. Los resultados o imágenes

se mostrarán en el reporte del análisis de programa „Muro en voladizo”.


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Programa „Estabilidad de taludes”

Conclusión/ Resultados del análisis – Capacidad portante:

Vuelco: 49,5 % 16,10852,218 klvzd MM [kNm/m] ACEPTABLE

Deslizamiento: 64,9 % 47,6427,99 posvzd HH [kN/m] ACEPTABLE

Capacidad portante: 86,3 00,17506,151 dR [kPa] ACEPTABLE

Verif. del espolón del muro: 81,5 % 88,8413,104 EdRd MM [kN·m] ACEPTABLE

Estabilidad global: 40,8 % Método – Bishop (optimización) ACEPTABLE

El muro en voladizo es ACEPTABLE.


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Capítulo 3. Verificación de muro de gravedad

En este capítulo se lleva acabo el análisis para un muro de gravedad existente para situaciones

de diseño permanente o accidental. Se explican además las etapas de construcción

Asignación

Utilizando el estándar EN 1997-1 (CE 7-1, DA2), analizamos la estabilidad, vuelco y

deslizamiento de un muro de gravedad existente.

El tráfico de carretera actúa en el muro con una magnitud de 10 kPa. Consultar la posibilidad

de instalar la barrera en la parte superior del muro. Una carga accidental de choque

automovilístico es considerado como 50 kN / m y actúa horizontalmente a 1,0 m. Las

dimensiones y la forma del muro de hormigón se pueden ver en la siguiente imagen. La

inclinación del terreno detrás de la construcción es 10 , el suelo de cimentación se

compone de arena limosa. El ángulo de fricción entre el suelo y el muro es de 18

La determinación de la capacidad portante y la verificación del muro no son parte de esta

tarea. En este análisis consideramos los parámetros efectivos del suelo.

Esquema del muro de gravedad- asignación

Solución

Para analizar esta tarea, utilice el programa GEO5 - Muro de gravedad. En este texto, vamos a

describir los pasos del análisis de este ejemplo en dos etapas de construcción.

Etapa de construcción - Análisis del muro existente para el tráfico de carretera


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Etapa de construcción - Análisis de impacto del vehículo en la barrera en la parte

superior del muro.

Entrada básica: Etapa 1

En el cuadro de "Configuración", haga clic en "Seleccionar" y elegir Nro. 4 - "Estándar - ES

1997 - DA2".

Cuadro „Lista de configuración"

Luego, en el cuadro „Geometría" seleccione la forma del muro de gravedad y defina los

parámetros.

Cuadro „Geometría"

En el siguiente paso, ingresamos el material del muro y el perfil geológico. La unidad de peso

del muro es 324 mkN . El muro es de hormigón C 12/15 y de acero B500. A continuación,

se definen los parámetros de suelo y lo asignamos a los perfiles.


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Cuadro “Material”


Suelo

(Clasificación de

suelo)

Unidad de

peso

3mkN

Ángulo de

fricción

interna

ef

Cohesión

del suelo

kPacef

Ángulo de

fricción

estructura -

suelo

Suelo

Peso

unitario de

suelo

saturado

MS – Limo arenoso

, consistencia dura 18,0 26,5 12,0

18,0 Cohesivo 20

Cuadro „Añadir nuevo suelo"


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Nota: La magnitud de la presión activa depende también de la fricción entre la estructura y el

suelo en el ángulo " ef 3

23

1 ". En este caso, cuando se analiza la presión de la tierra,

se tiene en cuenta la influencia de la fricción entre la estructura y el suelo con valor ef3

2

(d =18°),. (Más información en AYUDA - F1).

En el cuadro "Terreno", seleccione la forma del terreno detrás del muro. Defina sus

parámetros, en términos de longitud de terraplén y ángulo de inclinación, como se muestra a

continuación.

Cuadro „Terreno"

En el siguiente cuadro, defina la "Sobrecarga". Ingrese el tipo de sobrecarga del tráfico de

carretera como de „Franja" , con ubicación „sobre el terreno" , y como tipo de acción

seleccione "Variable".

Cuadro „Nueva sobrecarga"


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En el cuadro "Resistencia del suelo" seleccionar la forma del terreno delante del muro y definir

los demás parámetros de resistencia a la cara frontal.

Cuadro „Resistencia del suelo"

Nota: En este caso, no se considera la resistencia en la cara frontal, por lo que los resultados

serán conservadores. La resistencia en la cara frontal depende de la calidad del suelo y del

desplazamiento permisible de la estructura. Consideramos la presión en reposo para el suelo

original o suelo bien compactado. Es posible considerar la presión pasiva sólo si se permite el

desplazamiento de la estructura. (Más información en AYUDA - F1).

En el cuadro "Configuración de etapa" seleccionar el tipo de situación de diseño. En la

primera etapa de construcción, considere la situación de diseño "permanente".

Cuadro "Configuración de etapa"

Ahora abra el cuadro "Verificación de equilibrio", donde se analiza el muro de gravedad

contra vuelco y deslizamiento.


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Cuadro “Verificación – etapa 1”

Nota: El botón "En detalle" en la sección derecha de la pantalla abre cuadro de diálogo con

información detallada sobre los resultados del análisis.

Cuadro „Verificación de Equilibrio (en detalle)”

Nota: Para los análisis basados en la norma EN-1997, el programa determina si la fuerza actúa

favorable o desfavorablemente. Luego cada fuerza se multiplica por el coeficiente parcial

correspondiente que se encuentran en el informe.


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A continuación, seleccione el botón „Verificación de Est. de taludes" y se abre el módulo

correspondiente para analizar la estabilidad global del muro. En nuestro caso, vamos a utilizar

el método de "Bishop", que da lugar a resultados conservadores. Luego vamos a la sección de

análisis y analizamos con optimización la superficie de deslizamiento circular y validamos

haciendo clic en "Analizar". Los resultados e imágenes se mostrarán en el informe del análisis

del programa „Muro de gravedad”.

Programa „Estabilidad de taludes" Etapa 1

Resultados del análisis: Etapa 1

Al analizar la capacidad portante, estamos buscando valores para vuelco y deslizamiento del

muro en el fondo de la zapata. Entonces necesitamos conocer su estabilidad global. En nuestro

caso, la utilización del muro es:

Vuelco: 70,0% [kNm / m] ACEPTABLE.

Deslizamiento: 90,6% [kN / m] ACEPTABLE.

Estabilidad global: 72,3% Método - Bishop (optimización) ACEPTABLE.

Entrada básica: Etapa 2

Ahora, añadimos la 2da. etapa de construcción utilizando la barra de herramientas en la parte

superior izquierda de la pantalla


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Barra de herramienta „Etapa de construcción"

En esta etapa, utilizando el cuadro "Nueva fuerza" definir la carga de impacto del vehículo en

la barrera.

La carga es accidental y considera el impacto de un vehículo con un peso de 5 toneladas.

Cuadro “Nueva/Editar fuerza” – etapa de construcción 2 (situación de diseño accidental)

Luego abra el cuadro „Etapa de construcción" y cambie a situación de diseño „accidental“

Cuadro „Etapa de construcción"

Los datos de los otros cuadros que ingresamos en la etapa 1 no han cambiado, por lo que no

es necesario volver a configurar estos cuadros. Seleccione el cuadro de "Verificación de

equilibrio" para llevar a cabo la verificación contra vuelco y deslizamiento nuevamente.


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Cuadro „Verificación – etapa 2"

A partir de los resultados, vemos que el muro existente no es satisfactorio para el impacto de

un vehículo en a la barrera. En este caso, la utilización de la pared contra:

Vuelco: 116,3 % 13,56862,488 klvzd MM [kNm / m] INACEPTABLE

102,9 % 35,14239,138 posvzd HH 106,6% [kN / m] INACEPTABLE

Conclusión

El muro de gravedad existente en caso de capacidad portante satisface sólo la primera

etapa de construcción, donde actúa el tráfico de carretera. Para la segunda etapa de

construcción, que se representa como el impacto a la barrera en la parte superior del muro por

un vehículo de 5 toneladas, el muro no es satisfactorio.

Una solución para aumentar la capacidad portante contra vuelco y el deslizamiento es

introducir anclajes de suelo. Alternativamente, es posible colocar una barrera en el borde de la

carretera, de esta manera el muro no está cargado por la fuerza del vehículo al estrellarse.


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Capítulo 4. Diseño muro de contención no anclado

En este capítulo veremos el diseño de muro de contención no anclado para cargas

permanentes y accidentales (ej. inundaciones)

Asignación

Diseño de muro de contención no anclado de pantalla pilote utilizando el estándar en capas

geológicas no homogéneas EN 1997-1 (CE 7-1, DA3). La profundidad de la excavación es de

2,5 m. El nivel freático se encuentra a una profundidad de 1,0 m. Analizaremos la construcción

también para inundaciones, cuando el agua es de 1,0 m por encima de la parte superior del

muro (se deben instalar barreras móviles contra las inundaciones)

Esquema de muro no anclado desde una tablestaca - asignación

Solución:

Para resolver este problema, vamos a utilizar el programa GEO5, Diseño de muros pantalla, a

continuación vamos a explicar paso a paso como resolver este ejemplo:

la tablestaca (pilote pantalla)

Entrada básica: etapa de construcción 1


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En el cuadro "Configuración", haga clic en "Seleccionar" y luego seleccione Nro. 5 - "Estándar -

ES 1997 - DA3".

Cuadro „Lista de configuración"

Luego, ingrese el perfil geológico, los parámetros de suelo y asignemos el suelo al perfil.

Cuadro „Añadir suelo"



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Suelo

(Clasificación de

suelo)

Perfil

m

Unidad de

peso

3mkN

Ángulo

de

fricción

interna

ef

Cohesión

del suelo

kPacef

Ángulo de

fricción

estructura -

suelo

Peso unitario

del suelo

saturado

S-F – Arena de

trazos finos, suelo

de densidad media

0,0 – 1,5 17,5 29,5 0,0 14,0 17,5

SC – Arena

arcillosa, suelo de

densidad media

1,5 – 2,5 18,5 27,0 8,0 14,0 18,5

CL, CI – Arcilla de

baja o mediana

plasticidad,

consistencia firme

desde 2,5 21,0 19,0 12,0 14,0 21

En el cuadro „Geometría", seleccione la forma de la base de la excavación e ingrese la

profundidad

Cuadro „Geometría"

Nota: El coeficiente de reducción de presión de tierra por debajo de la zanja se considera

mientras se analizan sólo las láminas reforzadas (muro de retención con vigas), para el

estándar de muro tablestaca es igual a 1,0. Para obtener más información, consulte la ayuda

(F1).

En este caso, no utilizamos los cuadros "Anclaje", "Apoyo", "Soportes", "Determinación de

presión", "Sobrecarga" ni "Fuerzas aplicadas". El cuadro de "Sismo" tampoco tiene ninguna


34

influencia en este análisis, debido a que la construcción no se encuentra en una zona sísmica-

activa. En el cuadro de "Terreno", éste sigue siendo horizontal.

En el cuadro "Agua" el valor del nivel freático es - 1,0 m.

Cuadro „Agua" – 1era. Etapa de construcción

Luego, en este cuadro „Etapa de construcción", seleccionar la situación de diseño

permanente

Cuadro „Etapa de construcción"

Ahora, abra el cuadro "Análisis" y haga clic en el botón "Analizar". Esto llevará a cabo el

análisis del muro de contención


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Cuadro „Análisis"

Nota: Para suelos cohesivos se recomienda por diferentes estándares utilizar la presión de

dimensionado mínima actuando sobre del muro de contención. El valor estándar para el

coeficiente de presión de dimensionado mínimo es Ka = 0,2. Esto significa que la presión

mínima en la estructura es de 0,2 tensión geoestática.

Dentro del diseño del muro de contención tablestaca, estamos interesados en la profundidad

de la construcción en el suelo y la fuerza interna en la estructura. Para la 1er. etapa de

construcción, el resultado del análisis es:

Longitud de la estructura: m83,4

Profundidad requerida de la estructura en el suelo: m33,2

Momento de flexión máximo: mkNmM 21,28max,1

Fuerza de corte máxima: mkNQ 98,56max,1

En la próxima etapa, mostraremos como se analiza la profundidad mínima y fuerzas

internas en el suelo con situaciones de diseño accidentales – inundaciones.

Entrada básica – Etapa de construcción 2

Ahora, seleccione la etapa 2 de la barra de herramientas horizontal "Etapa de construcción"

en la esquina superior izquierda de la pantalla. (Si es necesario, agregue uno nuevo)


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Barra de herramientas: Etapa de construcción

En el cuadro "Agua", cambie el nivel freático detrás de la estructura a un valor -1,0 m.

No vamos a considerar el agua al frente de la estructura.

Cuadro „Agua" – 2nda Etapa de construcción

En el cuadro „Configuración de etapa", seleccione la situación de diseño „Accidental"

Cuadro „Configuración de etapa" – 2nda Etapa de construcción

Todos los demás valores son los mismos que en la primera etapa de construcción, por lo

que no tenemos que cambiar los datos en otros cuadros, por lo que vamos directo al

cuadro "Análisis" y vuelva a hacer clic en el botón "Analizar".

Cuadro „Análisis"

En la 2nda etapa de construcción el resultado del análisis es:

Longitud de la estructura: m56,6


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Profundidad de suelo necesaria: m06,4

Momento de flexión máximo: mkNmM 00,142max,2

Fuerza de corte máxima: mkNQ 17,185max,2

Utilizando el momento de flexión máximo, diseñaremos la tablestaca

La longitud mínima de la tablestaca se configura como el máximo necesario de longitud

desde la 1era y 2nda etapa de construcción.

Diseño de pilotes pantalla:

Diseñamos la tablestaca basado en el momento de flexión máximo utilizando la tabla de

tablestaca con las capacidades portantes permitidas que se muestran a continuación.

Parámetros básicos de pilotes pantalla

* Momento permisible para condiciones de presión, flexión para asegurar la

estabilidad de una reducción de tensión permitida según EAU 1990

** Superficie de muro tablestaca sin bloqueos internos

Diseño de tablestaca utilizando el estándar ČSN EN 10 248-1

Basándonos en esta tabla, seleccionaremos la tablestaca VL 503 (500 × 340 × 9,7 mm),

el tipo de acero S 270 GP, donde el momento de flexión máximo es mkNM 0,224max

El diseño seguro de la estructura se verifica por la ecuación

mkNmMmkNM dov 142224 max


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Resultado de análisis:

En el diseño del muro de contención no anclado, estamos verificando los valores de

profundidad mínima de la estructura en el suelo, y las fuerzas internas en la estructura:

- La profundidad mínima de la estructura en la primera etapa: 2,33 m

- La profundidad mínima de la estructura en la segunda etapa: 4,06 m

- Por lo tanto, vamos a diseñar una tablestaca con profundidad en el suelo de 4,1 m y longitud

total de 6,6 metros.

Conclusión:

El diseño del muro de contención con tablestaca VL 503 de acero S 270 con una longitud de

6,6 metros es satisfactorio.


39

Capítulo 5. Diseño de muro de contención anclado

En este capítulo les mostraremos cómo diseñar un muro de contención con una fila de

anclajes.

Asignación:

Diseño de un muro de contención con una fila de anclaje a base de tablestaca con estándar EN

1997-1 (CE 7-1, DA3). La profundidad de la zanja es de 5,0 m. La fila de anclaje es de 1,5 m

por debajo de la superficie. Los suelos, perfil geológico, nivel freático y la forma del terreno

son los mismos que en la última tarea. Eliminar la segunda etapa de construcción con el fin de

no considerar las inundaciones.

Esquema de muro anclado con Tablestaca - asignación

Solución:

Para resolver este problema, vamos a utilizar el programa GEO5, Diseño de muros pantalla. En

este capitulo, vamos a explicar paso a paso el siguiente ejemplo:

Análisis 1: situación de diseño permanente – muro fijado en talón

Análisis 2: situación de diseño permanente - muro con bisagras en el talón

Resultado del análisis (conclusión)

Entrada básica: Análisis 1


40

Deje los cuadros de "Configuración", "Perfil", "Suelo", "Terreno", "Agua" y

"Configuración de etapa" del problema anterior sin cambios. Asimismo, eliminar la etapa de

construcción 2 si es que va a reutilizar el archivo de problema 4.

En el cuadro de "Geometría", ingrese la profundidad de zanja como 5,0 m.

Abra el cuadro "Anclaje" y haga clic en el botón "Añadir". Para este caso, añadir una fila

de anclaje en profundidad de 1,5 m por debajo de la parte superior del muro con un espaciado

de anclajes de 2,5 m. También defina la longitud de los anclajes (que no tiene ningún efecto

en el programa de diseño de muros pantalla, es sólo para visualización, en este caso: 5m para

la longitud libre y 2m para la longitud del bulbo) y la pendiente de los anclajes a 15 grados.

Cuadro „Anclaje“

En el cuadro "Configuración del etapa" seleccionar "permanente".


41

En el cuadro „Análisis” seleccionar soporte en la base . Por ahora, seleccionamos „Muro

anclado en la base”. Ahora ejecutamos el análisis.

Cuadro “Análisis”

En nuestro caso, necesitamos conocer la profundidad de empotramiento de la tablestaca y la

fuerza de anclaje. Para un muro fijado en la base los valores son:

Longitud de construcción: m72,10

Profundidad en suelo: m72,5

Fuerza de anclaje: kN77,165

Momento máximo: mkNm/16,89

Fuerza de corte máxima: mkN /27,128

Ahora realice el análisis para un muro articulado en la base (etapa de construcción 2).


42

Luego compare los resultados, y dependiendo de la comparación, diseñe la profundidad del

empotramiento.

Entrada básica: Análisis 2

Ahora, añadir uno nuevo análisis en la esquina superior izquierda del cuadro.

Barra de herramientas “Análisis”

Seleccionamos la opción „Muro articulado” y realizamos el análisis.


Para un muro articulado en la base los valores son:

Longitud de construcción: m85,7

Profundidad en suelo m85,2

Fuerza de anclaje: kN68,201

Momento máximo: mkNm/35,119

Fuerza de corte máxima: mkN /84,69

El resultado del análisis

La longitud total de la estructura debe estar en el intervalo de "Hanclado – Harticulado". Para un

muro fijo en el talón la longitud de la estructura es más larga, pero la fuerza de anclaje es más


43

pequeña. Para un muro con bisagras en el talón, es al revés, la fuerza de anclaje es mayor y la

longitud de la estructura más corta. Es la tarea del usuario diseñar las dimensiones de la

estructura.

Conclusión

En nuestro diseño, utilizaremos tablestacas VL 503 de acero S 270 con una longitud

total de 9,0 m, con anclajes de tamaño de fuerza de 240 kN con espacios de anclaje de 2,5 m.

En el próximo capítulo, vamos a comprobar esta estructura en el programa "Verificación de

muros pantalla".

Nota: No podemos tomar este diseño como final y además necesita ser comprobada en el

programa de comprobación de muros, porque en una estructura real existe la redistribución de

la presión de tierra debido al anclaje.


44

Capítulo 6. Verificación del muro de contención con una fila de anclajes

En este capítulo le mostraremos cómo verificar un muro de contención con verificación de

estabilidad interna de los anclajes y la estabilidad global de la estructura.

Asignación

Verifique el muro de contención diseñado en la tarea 5.

Solución:

Para resolver este problema, vamos a utilizar el programa GEO5 „Verificación de muros

pantalla”. En este capítulo, vamos a explicar cada paso para resolver esta tarea:

Etapa de construcción 1: excavación de zanja a una profundidad de 2,0 m + geometría de

muro

Etapa de construcción 2: anclaje del muro + excavación de zanja a una profundidad de 5,0

m.


Para hacer nuestro trabajo más sencillo, podemos copiar los datos de la última tarea, luego de

diseñar el muro en el programa "Diseño de muros pantalla" hacemos clic en "Editar" en la

barra de herramientas superior y seleccionamos "Copiar datos".

En el programa "Verificación de muros pantalla”, haga clic en "Editar" y luego en "Pegar

datos".

Ahora tenemos la mayor parte de los datos importantes de la última tarea copiados en este

programa, por lo que no tenemos que introducir muchos de los datos necesarios.


45

Cuadro „Copiar datos”

En el cuadro "Configuración", seleccione nuevamente el número 5 - "Standard - EN

1997, DA3". Seleccione para el “Análisis de presiones dependientes”: Reducción según la

configuración del análisis. Mantenga el Coeficiente de presión de dimensionado mínimo en:

0,20.

Cuadro „Configuración (Análisis de presiones)”

Nota: la opción "Análisis de presiones dependiente- no reduce", permite el análisis de las

presiones límite (activa y pasiva), sin la reducción de los parámetros de entrada por factores

parciales. Esto es mejor para la estimación del comportamiento real de construcción. Por otra

parte, no se sigue la Norma EN 1997-1. (Más información en AYUDA - F1)

Luego, en la barra de tareas vertical seleccione "Módulo hk ", y como módulo de

reacción del suelo seleccione la opción "Analizar - Schmitt". Este método para determinar el

módulo de reacción del subsuelo, depende del módulo edométrico y de la rigidez de la

estructura. (Más información en AYUDA - F1)


46

Cuadro „Módulo hk ”

Nota: el módulo de reacción del subsuelo es una entrada importante cuando se analiza una

estructura por el método de presiones dependientes (modelo no lineal elástico-plástico). El

módulo afecta a la deformación, que es necesaria para alcanzar presiones activas o pasivas.

(Más información en AYUDA - F1)

En el cuadro "Suelos", ingrese los siguientes valores para cada tipo de suelo. El coeficiente de

Poisson y el módulo edométrico no se ingresaron en el programa anterior, por lo que deben ser

ingresados aquí.

Tabla de parámetros de suelos

Tipo de suelo

(Clasificación de suelo)

Índice de

Poisson

Módulo edométrico

MPaEoed

SF – Arena de trazo fino, densidad

media 0,30 21,0

SC – Arena arcillosa, densidad

media 0,35 12,5

CL – Arcilla de mediana o baja

plasticidad, consistencia firme 0,40 9,5

En el cuadro "Geometría" se definen los parámetros de la tablestaca - tipo de muro,

longitud de la sección, el coeficiente de reducción de la presión por debajo de fondo de la

zanja, la geometría y el material de la construcción. En la base de datos de tablestaca,

seleccione el VL 503 (500 x 340 x 9,7 mm).


47

Cuadro „Editar sección”

Ahora, en el cuadro „Excavación” definir la profundidad de la primera zanja – 2,50 m para la

primer etapa de construcción

Cuadro “Excavación”


48

Ahora, en el cuadro "Análisis", en la parte izquierda de la imagen, se puede ver el módulo de

reacción del subsuelo, en la sección derecha la presión de tierras y el desplazamiento. (Para

obtener más información, consulte Ayuda - F1)

Cuadro „Análisis”


Añadir otra etapa de construcción como se indica a continuación. Aquí se define el anclaje del

muro y la excavación general. No podemos cambiar los cuadros de "Configuración", "Perfil",

"Módulo Kh", "Suelos" y "Geometría", debido a que estos datos son los mismos para todas las

etapas de la construcción. Sólo cambiaremos los datos en los cuadros "Excavación" y

"Anclajes".

En el cuadro de "Excavación", cambiar la profundidad de la zanja a la profundidad final - 5,0

m.


49

Cuadro „Excavación”

Luego, vaya al cuadro "Anclajes" y haga clic en el botón "Añadir". En esta estructura, vamos a añadir una

fila de anclajes a una profundidad de 1,5 m por debajo de la parte superior del muro (por debajo de la

superficie). También definimos otros parámetros importantes: la longitud total del anclaje como 10 m

(libre 7, del bulbo 3), ángulo de la pendiente como 15 ° y espacios entre anclaje de 2,5 m. Introduzca una

fuerza de tensión previa igual a 240 kN y un diámetro del anclaje de 32 mm.

Cuadro „Anclajes”


50

Nota: La rigidez de los anclajes se toma en cuenta en las próximas etapas de la construcción.

Debido a la deformación de la construcción las fuerzas en los anclajes están cambiando. (Más

información en AYUDA - F1).

No modificaremos ningún otro dato de entrada. Ahora, realizamos el análisis para ver

los máximos de las fuerzas internas y el desplazamiento máximo de la estructura anclada.



51

Cuadro “Análisis (fuerzas internas)”

Cuadro “Análisis” – Etapa de construcción 2 (Deformación y presión en la estructura)

Verificación de material y de la sección transversal:

Máximo momento detrás de la estructura es 116,03 kN / m


52

Tablestacas VL 503 (500 × 340 × 9,7 mm), la calidad de acero S 270 GP satisfactoria

(Momento admisible = mkNmMmkNM u 0,1160,224 max )

Desplazamiento máximo de la estructura de 30,1 mm también SATISFACTORIO.

Verificación de la estabilidad de anclaje

Ahora, abra el cuadro "Verificación de Estabilidad Interna". Se puede ver, que la estabilidad

interna de los anclajes es INACEPTABLE. Esto significa, que el anclaje podría arrancar desde el

suelo.

Cuadro „Verificación Est. Interna” – Resultado no satisfactorio (longitud de anclaje – 7,0 m, k = 0,2)

La razón de este resultado es que el anclaje es demasiado corto, por lo que en el cuadro

„Anclajes”, cambie su longitud a 9 metros.


53

Este nuevo anclaje cumple con los requisitos de estabilidad interna.

Cuadro „Verificación de Est. Interna” – resultado satisfactorio (longitud de anclaje – 9,0 m, k = 0,2)

La última comprobación que se necesita es la estabilidad global de la estructura. Haga clic en

el botón "Estabilidad externa". Esto abrirá el programa de "Estabilidad de taludes". En el


54

cuadro "Análisis", haga clic en "Analizar". Ahora podemos ver que la estabilidad de los taludes

es aceptable.

Para estabilidad externa consideramos la longitud del anclaje como 7,0 m.

Cuadro „Estabilidad externa”

Los resultados del análisis - conclusión:

Análisis realizado:

Capacidad portante de sección: 51.8% mkNmMmkNM u 0,1160,224 max

SATISFACTORIA.

La estabilidad interna: 81,0 % kNFkNFvzd 2404,274 SATISFACTORIA.

Estabilidad general: 84.7% Método - Bishop (Optimización) SATISFACTORIA.

En este caso, la construcción diseñada es satisfactoria en todos los parámetros seleccionados.

.


55

Capítulo 7. Verificación del muro con múltiples anclajes

En este capítulo, mostramos cómo diseñar y verificar un muro de múltiples anclajes.

Introducción

El supuesto básico del método es que el suelo o roca en la proximidad de la pared se comporta

como material de Winkler idealmente elástico-plástico. Este material se determina por el

módulo de reacción del subsuelo hk , que caracteriza la deformación en la región elástica y por

deformaciones limitantes adicionales. Al exceder estas deformaciones, el material se comporta

como idealmente plástico.

Se asumen los siguientes supuestos:

- La presión actuando en el muro puede alcanzar un valor arbitrario entre la presión activa y

pasiva - pero no puede caer fuera de estos límites.

- La presión en reposo actúa sobre una estructura deformada ( 0w ).

Asignación

Verifique un muro de múltiples anclajes a partir de pilotes de acero soldado I 400 con una

longitud de 21,0 m. La profundidad final de la zanja será de 15,0 m. El terreno es horizontal.

La sobrecarga actuando en la superficie, de tipo de acción permanente y de tamaño

20,25 mkN . El Nivel freático detrás de la construcción es 10,0 m debajo de la superficie. El

espaciado entre los perfiles de acero es de 2,0 m


56

Esquema del muro anclado en múltiples capas

Tabla de parámetros del suelo y de la roca

Suelo, Roca (clasificación)

Perfil

m

Unidad de peso

3mkN

Ángulo de

fricción interna

ef

Cohesión del suelo

kPacef

Ángulo de fricción

estructura suelo

Suelo

Coeficiente de

Poisson

Peso unitario de suelo saturado

Módulo de deformación

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

R5 (roca

pobre),

muy baja

resistencia

17,4

–

25,0

21 30 35 20 5,7

Cohesivo

0,25 21 55,0


57

R5 (roca

pobre),

muy baja

resistencia

desde

25,0 21 40 100 5,7

Granular

0,2 21 400,0

Ángulo de fricción entre la estructura y el suelo es 5,7 para todas las capas.

Además, el peso unitario saturado es igual al peso unitario superior.

Tenga en cuenta que el módulo de deformación está siendo utilizado para los materiales del

suelo y que éste se puede ingresar si primero seleccionamos

Tabla con la posición y la geometría de los anclajes

Anclaje

Nro.

Profundidad

mz

Longitud

ml

Bulbo

mlk

Pendiente

Espaciado

mb Diámetro

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 diámetro de mmd 0,32 , módulo de elasticidad GPaE 0,210 .

Espaciado de anclajes de mb 0,4 .


58

Solución

Para resolver esta tarea, utilice el programa GEO5 – „Verificación de muros pantalla”. El

análisis se lleva a cabo de la manera clásica sin reducción de los datos de entrada por lo que

se tomó 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 solución

supone que ha ingresado los tipos de suelo y perfiles, y la carga permanente que se enumeró

más arriba.

En el cuadro "Configuración", seleccione la opción nro. 1 - "Estándar - Factor de

seguridad". Consideramos la presión de dimensionado mínima como 2,0k . Mantenemos el

número de Fes para discretizar el muro en 30.

Cuadro “Configuración”

Luego, vaya al cuadro "Geometría" e ingrese las dimensiones básicas de la sección, así

como el coeficiente de reducción de la presión por debajo del fondo de la zanja, que en este

caso es 0,4.


59

Cuadro “Nueva sección”

Nota. El coeficiente de reducción de presiones de tierra por debajo de la excavación reduce las

presiones en el suelo. Para muros de contención clásicos esto es igual 1,0. Para láminas

reforzadas es menor o igual a uno. Depende del tamaño y del espacio entre los apoyos (Más

información en la ayuda - F1)

Ahora, vamos a describir la construcción 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 construcción o si la deformación analizada es

demasiado grande, entonces tenemos que cambiar la estructura - por ejemplo, para hacer el

muro con empotramiento más largo, hacer la zanja superficial, aumentar las fuerzas de

anclaje, etc.

En la etapa de construcción 1, la zanja se hizo a una profundidad de 3,0 m; y el nivel

freático delante y detrás de la estructura es de 10 m.

(Nota: Para poder añadir una nueva etapa de construcción debe analizar la etapa actual,

seleccione el botón “Análisis” y luego añada una nueva etapa)

En la etapa 2, se colocó un anclaje a una profundidad de 2,5 m. El nivel freático detrás

de la estructura está a una profundidad de10,0 m debajo de la superficie


60

Cuadro „Anclaje” – Etapa de construcción 2

En la 3era etapa de construcción, 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 freático no cambia hasta

el momento.


61


En la 5ta etapa de construcción, 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 freático

no se cambia.



62

En 7ma etapa de construcción, la zanja se excava hasta una profundidad de 11,5 m. En

la etapa 8va de construcción, se coloca un anclaje a la profundidad de 11,0 m. El nivel freático

delante del muro se encuentra ahora en una profundidad de 12,0 m por debajo de la

superficie. El nivel freático detrás de la estructura no cambia.


En la 9na etapa de construcción, la zanja se excava hasta una profundidad de 13,5 m.

En la décima etapa, se coloca otro anclaje a la profundidad de 13 m. El nivel freático delante

de la estructura a 15,5 m por debajo de la superficie. El nivel freático detrás de la estructura

no cambia.



63

En la última etapa de construcción, la zanja se excava hasta una profundidad de 15,0 m. No

añadimos nuevos anclajes. El nivel freático delante de la estructura está a una profundidad de

15,5 m y detrás del muro está a una profundidad de 10,0 m.


Nota: Debido a la deformación de la estructura, las fuerzas en anclajes están cambiando. Estos

cambios dependen de la rigidez de los anclajes y la deformación de la cabeza del anclaje. La

fuerza puede disminuir (debido a la pérdida de la fuerza de pre-tensado) o aumentar. Las

fuerzas pueden ser pre-tensadas en cualquier etapa de construcción contra la fuerza requerida.

Resultados del análisis

En las imágenes siguientes se muestran los resultados del análisis de la última etapa de

construcción.


64

Cuadro „Análisis (Kh + presiones)”

Cuadro „Análisis (Fuerzas internas)”


65

Cuadro „Análisis (Deformaciones + tensiones)”

Todas las etapas se analizaron satisfactoriamente – lo que significa que la estructura es

estable y funcional en todas las etapas de la construcción. La deformación también 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 está controlado por el

programa „Verificación de muros pantalla“).

• El máximo desplazamiento del muro es de 34,1 mm, lo cual es satisfactorio.

Nota: Si el programa no encuentra una solución en algunas de las etapas de

construcción, los datos deben ser revisados - por ejemplo, para hacer la estructura más larga,

hacer que las fuerzas en los anclajes sean más grandes, cambie el número o posición de los

anclajes, etc.

Verificación de la sección transversal de la estructura

En la barra de herramientas vertical abra el cuadro "Envolventes", en la primera etapa de

construcción, donde usted vea los valores máximos y mínimos de las variables.

Fuerza de corte máxima: mkN11,137

Momento de flexión máxima: mkNm60,182


66

Cuadro „Envolventes”

El momento de flexión se calcula por un metro (pie) de la estructura, por lo que tenemos que

calcular el momento que actúa sobre la viga. La separación 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 verificación de la sección I 400 manualmente o utilizando otro

programa como FIN EC - ACERO.

Verificación – sección transversal I 400 – salida desde el programa FIN EC STEEL

: %2,60

kNmMkNmM Ry 2,365582,606 max,

Esta sección transversal diseñada satisface los criterios de análisis.

Nota: Dimensionamiento y verificación de muros de hormigón y acero no es parte del

programa de Verificación de muros pantalla, pero está previsto para una futura versión.


67

Análisis de la estabilidad interna

En la barra de herramientas vertical ir a la cuadro "Verificación de estabilidad interna" en la

última etapa de construcción y ver la fuerza máxima permitida en cada anclaje y el factor de

seguridad especificado. El factor de seguridad mínimo es de 1.5.

Cuadro „Verificación de estabilidad interna“

Nota: La verificación 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 actúan sobre la cuña de la

tierra. Esta cuña tierra está bordeada por la construcción, el terreno, la mitad de los bulbos de

los anclajes y el talón teórico de la estructura. Si un anclaje no es satisfactorio la mejor

manera de resolver el problema es hacer que sea más largo o disminuir la fuerza de pre-

tensado.

Verificación de la estabilidad externa

El último análisis requerido es "Verificación de estabilidad externa". Presionando este botón en

la barra de herramientas vertical se abrirá automáticamente el programa de "Estabilidad de

taludes", donde se realiza el análisis de la estabilidad global.


68

Programa „Estabilidad de taludes”

Conclusión

La estructura fue exitosamente diseñada con una deformación máxima de 28,8 mm.

Esto es satisfactorio para este tipo de construcción. Además, no se han superado los

límites de las fuerzas en los anclajes.

• Verificación de la capacidad portante de la sección 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 - optimización): 50,1>92,2 sSFSF

La pantalla diseñada satisface los criterios de evaluación


69

Capítulo 8. Análisis de estabilidad de taludes

En este capítulo, vamos a mostrarle cómo verificar la estabilidad de taludes con superficies de

deslizamiento circular y poligonal (utilizando su optimización), y las diferencias entre los

métodos de análisis de estabilidad de taludes.

Asignación

Realizar un análisis de estabilidad de taludes de pendiente diseñada con un muro de gravedad.

Esta es una situación permanente de diseño. El factor de seguridad requerido es SF = 1,50. No

hay agua en el talud.

Esquema de asignación

Solución

Para resolver este problema, vamos a utilizar el programa GEO5 „Estabilidad de taludes”. En

este capítulo, vamos a explicar paso a paso como resolver este problema:

• Análisis nro. 1: optimización de la superficie de deslizamiento circular (Bishop)

• Análisis nro. 2: Verificación de la estabilidad de taludes para todos los métodos

• Análisis nro. 3: Optimización de la superficie de deslizamiento poligonal (Spencer)

• Resultado de análisis (conclusión)

Entrada Básica - Análisis 1:


70

En el cuadro "Configuración" haga clic en "Seleccionar" y elija opción de nro. 1 - "Estándar -

factor de seguridad“.

Cuadro „Lista de configuración”

Luego modelamos las capas de interfaz, respecto del terreno utilizando estas coordenadas:

Añadiendo puntos de interfaz


71

En primer lugar, en el cuadro de "Interfaz" ingresar el rango de coordenadas. La "Profundidad

del punto de interfaz más profundo" es sólo para la visualización del ejemplo - que no tiene

ninguna influencia en el análisis.

Luego, ingrese el perfil geológico, defina los parámetros del suelo, y asígnelos al perfil.


72

Cuadro „Añadir nuevo suelo”

Nota: En este análisis, estamos verificando la estabilidad de los taludes a largo plazo. Por lo

tanto estamos resolviendo esta tarea con los parámetros efectivos de la fuerza de

deslizamiento de los suelos (efef c, ). Foliación de los suelos – parámetros diferentes o

empeorados de suelo en una dirección - no se consideran en las tierras asignadas.

Tabla de parámetros del suelo

Suelo

(Clasificación de

suelo)

Unidad de peso

3mkN

Ángulo de

fricción interna

ef

Cohesión del

suelo

kPacef

Región de

suelo

asignado

MG – limo gravoso,

Consistencia firme 19,0 29,0 8,0

1

S-F – Arena de trazos

finos, suelo denso 17,5 31,5 0,0

3

MS – Limo arenoso,

consistencia

rígida 8,0rS 18,0 26,5 16,0

4


73

Modelar el muro de gravedad como un cuerpo rígido con un peso unitario de 30,23 mkN .

La superficie de deslizamiento no pasa a través de este objeto, porque es una zona con una

gran rigidez. (Más información en AYUDA - F1)

En el siguiente paso, definir la sobrecarga permanente, la cual es una franja con su ubicación

en la superficie del terreno.

Cuadro „Nueva sobrecarga”


74

Nota: Una sobrecarga se ingresa a 1 m del ancho de la pendiente. La única excepción es la

sobrecarga concentrada, donde el programa calcula el efecto de la carga para el perfil

analizado. Para obtener más información, consulte la ayuda (F1).

No tenga en cuenta el cuadro "Terraplén", "Corte tierra", "Anclajes", "Refuerzos" y "Agua". El

cuadro "Sismo" no tiene ninguna influencia en este análisis, debido a que la pendiente no se

encuentra en la zona de actividad sísmica.

A continuación, en el cuadro "Configuración de etapa", seleccione la situación de diseño. En

este caso, consideramos que la situación de diseño es "Permanente".

Cuadro „Configuración de etapa”

Análisis 1 - Superficie de deslizamiento circular

Ahora abra el cuadro "Análisis", donde el usuario ingresa la superficie de deslizamiento original

utilizando las coordenadas del centro (x, y) y su radio o utiliza el mouse directamente en el

escritorio - Haga clic en la interfaz para introducir tres puntos por los que la superficie de

deslizamiento pasa.

Nota: En suelos cohesivos las superficies de deslizamiento de rotación se presentan con mayor

frecuencia. Estos se modelan mediante superficies de deslizamiento circulares. Esta superficie

se utiliza para encontrar áreas críticas de una pendiente analizada. Para suelos no cohesivos,

el análisis de una superficie de deslizamiento poligonal debe realizarse también con la

verificación de la estabilidad de taludes (ver HELP - F1).

Ahora, seleccione " Bishop " como método de análisis y, a continuación, establecer el tipo de

análisis como "Optimización". Luego, realice la verificación real, presionando el botón

"Analizar".


75

Cuadro „Análisis” Bishop –Optimización de superficie de deslizamiento circular

Nota: La optimización consiste en encontrar la superficie de deslizamiento circular con la

estabilidad-la más pequeña - superficie de deslizamiento crítica. La optimización de las

superficies de deslizamiento circulares en el programa Estabilidad de taludes evalúa toda la

pendiente, y es muy fiable. Para diferentes superficies de deslizamiento iniciales, obtendremos

el mismo resultado para una superficie de deslizamiento crítica.

El nivel de estabilidad definido por la superficie de deslizamiento crítica cuando se utiliza el

método de evaluación "Bishop" es ACEPTABLE

Barra de herramientas „Análisis”

En el cuadro análisis, cambiar el tipo de análisis a "Estándar" y como método seleccionar

"Todos los métodos". A continuación, haga clic en "Analizar".


76

Cuadro „Análisis” – Todos los métodos – tipos de análisis estándar

Nota: Utilizando este procedimiento, la superficie de deslizamiento creada para todos los

métodos se corresponde con la superficie de deslizamiento crítica de la etapa de análisis previa

utilizando el método Bishop. Para obtener mejores resultados el usuario debe elegir el método

y luego realizar una optimización de las superficies de deslizamiento.

Los valores del nivel de estabilidad de taludes son:

Bishop: 50,182,1 sSFSF SATISFACTORIO.

Fellenius / Petterson: 50,161,1 sSFSF SATISFACTORIO.

50,179,1 sSFSF SATISFACTORIO.


-Price: 50,180,1 sSFSF SATISFACTORIO.


Nota: la selección del método de análisis depende de la experiencia del usuario. Los métodos

más conocidos son el método de cortes, de los cuales el más utilizado es el método Bishop. El

método Bishop devuelve resultados conservadores.


77

Para pendientes reforzadas o ancladas son preferibles otros métodos más rigurosos (Janbu,

Spencer y Morgenstern-Price). Estos métodos más rigurosos reúnen todas las condiciones de

equilibrio, y describen mejor el comportamiento real de la pendiente.

No es necesario (o correcto) analizar una pendiente con todos los métodos de análisis. Por

ejemplo, el método sueco Fellenius - Petterson produce resultados muy conservadores, por lo

que los factores de seguridad podrían ser excesivamente bajos en el resultado. Debido a que

este método es reconocido y en algunos países requeridos para el análisis de estabilidad de

taludes, forman parte del software GEO5.

Análisis 3 - Superficie de deslizamiento poligonal

En el último paso del análisis ingresar la superficie de deslizamiento poligonal. Como método

de análisis, seleccione "Spencer", como el tipo de análisis, seleccione "optimización",

introduzca una superficie de deslizamiento poligonal y realizar el análisis.

Cuadro „Análisis” – Spencer - Optimización de superficie de deslizamiento poligonal

Los valores del nivel de estabilidad de taludes son:

50,158,1 sSFSF ACEPTABLE.


78

Nota: La optimización de una superficie de deslizamiento poligonal es gradual y depende de la

ubicación de la superficie de deslizamiento inicial. Esto significa que es recomendable hacer

varios análisis con diferentes superficies de deslizamiento iniciales y con diferente número de

secciones. La optimización de superficies de deslizamiento poligonales puede ser también

afectada por mínimos locales de factor de seguridad. Esto significa que no es necesario

encontrar la superficie crítica real. A veces es más eficiente para el usuario ingresar la

superficie de deslizamiento poligonal inicial a partir de una forma y ubicación similar a una

superficie de deslizamiento circular optimizada.

Mínimos locales

Nota: Comentarios de usuarios: La superficie de deslizamiento después de la optimización

"desaparece".

Para suelos no cohesivos, donde kPacef 0 la superficie de deslizamiento crítica es la misma

que la línea más inclinada de la superficie de la pendiente.

Por lo que en este caso, el usuario debe cambiar los parámetros del suelo o introducir

restricciones en donde la superficie de deslizamiento no pueda pasar.

Conclusión

La estabilidad del talud luego de la optimización es:

- optimización): 50,182,1 sSFSF SATISFACTORIO.

- optimización): 50,158,1 sSFSF SATISFACTORIO.

La pendiente diseñada con un muro de gravedad satisface los requisitos de estabilidad.


79

Capítulo 9. Estabilidad de taludes con muro de contención

En este capítulo, vamos a describir el análisis de la estabilidad para un talud existente, luego

cómo modelar un muro con pantalla que se está construyendo, y cómo comprobar su

estabilidad interna y externa.

Asignación:

Realizar un análisis de la pendiente existente y verificar el diseño de un muro subterráneo para

la construcción de zonas de estacionamiento. Al realizar el análisis, considere situación de

diseño permanente en todas las etapas de la construcción. Verifique la estabilidad mediante

factores de seguridad. El factor de seguridad necesario 50,1sSF . Todos los análisis de

estabilidad se realizarán utilizando el método de Bishop con optimización de la superficie de

deslizamiento circular.

Esquema de asignación

El muro está hecho de hormigón clase C 30/37, con espesor de muro de mh 5,0 . La

resistencia al corte del muro calculado es: mkNVRd 325

Solución:

Para resolver esta tarea, utilice el programa GEO5 – „Estabilidad de taludes”. En este capítulo,

vamos a describir paso a paso la solución de esta tarea.

seguridad para un talud existente;

zona de aparcamiento (sólo como

etapa de trabajo)

externa;


80

Etapa de construcción 1: Modelando la pendiente

En el cuadro de "Configuración", haga clic en el botón "Seleccionar configuraciones" y luego

elegir la configuración de análisis nro. 1 "Estándar – factor de seguridad".


Luego, el modelo de interfaz de capas respecto del terreno utiliza las siguientes coordenadas:

„Coordenadas de interfaz”


81

Nota: Si se ha introducido datos de forma incorrecta, se puede deshacer con el botón

DESHACER (atajo Ctrl-Z). De la misma manera, podemos usar la función opuesta REHACER

(atajo Ctrl-Y).

Botones „Hacer“ y „Rehacer“

A continuación, defina los parámetros del suelo y asígnelos al perfil.


Suelos

(Clasificación de suelos)

Unidad de

peso

3mkN

Ángulo de fricción

interna ef

Cohesión del

suelo

kPacef Región

SM – Arena limosa

Suelo de densidad media 18,0 29,0 5,0 1

ML, MI – Limo de baja o

mediana plasticidad,

consistencia rígida, 8,0rS 20,0 21,0 30,0 2

MS – Limo arenoso ,

consistencia rime 18,0 26,5 12,0 3


82

Nota: el peso unitario de suelo saturado es igual al peso unitario

En el cuadro „Configuración de etapa” seleccionar situación de diseño permanente

Análisis 1 - estabilidad del talud existente

Ahora abra el cuadro "Análisis" y ejecute la verificación de la estabilidad del talud original.

Como método de verificación seleccione "Bishop" y luego realice la optimización de la

superficie de deslizamiento circular.


83

Para describir la entrada de la superficie de deslizamiento y los principios de optimización se

detalla en el capítulo anterior y en la Ayuda (F1).

Análisis 1 – Estabilidad de la pendiente original

El factor de seguridad del talud original analizado por el método Bishop es:

50,126,2 sSFSF ACEPTABLE

Etapa de construcción 2: Modelado de corte de tierra

Ahora agregue la segunda etapa de construcción con el botón de la esquina superior izquierda

de la pantalla.

Barra de herramientas „Etapa de construcción”

Añadir el corte de tierra a la interfaz mediante la adición de puntos individuales del corte de

tierra considero (similar a agregar puntos a la interfaz actual) en el cuadro de "Corte de


84

Tierra". La excavación para muro pantalla es de 0,5 m de ancho. Después de que haya

terminado con la adición de los puntos haga clic en "OK".

„Coordenadas de corte de tierra“

Nota: Si usted define dos puntos con las misma coordenada x (vea la figura), el programa le

pregunta si desea añadir el nuevo punto a la izquierda o a la derecha. El esquema de

resultados de entrada de los puntos se destacan con los colores rojo y verde en el cuadro de

dialogo.

Cuadro „Corte de tierra”

Etapa de construcción 3: construcción del muro de contención

Ahora vamos a diseñar el muro pantalla. En el cuadro de "Terraplén" añadir los puntos de la

interfaz del terraplén. Con esto modelamos el parte frontal de la estructura del muro (ver

figura).


85

„Puntos de terraplén“

Cuadro „Terraplén”

Análisis 2 - Estabilidad interna del muro de contención

Para verificar la estabilidad interna de la superficie de deslizamiento circular es necesario

modelar la estructura como un suelo rígido con cohesión ficticia, y no como cuerpo rígido. Si se

modela como un cuerpo rígido, la superficie de deslizamiento no puede cortar la estructura.

Nota: la resistencia al corte del muro de contención RC es modelada con la ayuda de la

cohesión ficticia, que podemos determinar como:

kPah

Vc Rd

fict 6505,0

0,325

Donde:

mh Ancho del muro

mkNVRd Resistencia al corte del muro

Ahora debemos regresar a la primera etapa de construcción y agregar un nuevo suelo con

el nombre "Material del muro de contención". Definir el valor de la cohesión como ficticia

kPacef 650 , el ángulo de fricción interna como un valor pequeño (por ejemplo 1ef ) ya

que el programa no permite a la entrada 0. Definir la unidad de peso como 325 mkN , que

corresponde a la estructura de hormigón armado.


86

Suelo “Material del muro de contención”

Datos de entrada de la superficie de deslizamiento circular

Análisis 3 - Superficie de deslizamiento detrás del corte de tierra del muro de retención

(Estabilidad interna)

Los resultados del análisis de la estabilidad interna muestran que la pendiente con el corte de

tierra y el muro de contención son estables:

50,160,1 sSFSF ACEPTABLE

Análisis 3 - Estabilidad externa del muro de contención

Ahora añada otro análisis utilizando la barra de herramientas en la esquina inferior izquierda

Barra de herramientas “Más Análisis”

Antes de ejecutar el análisis de la estabilidad externa de taludes, agregar restricciones sobre el

procedimiento de optimización utilizando líneas que la superficie de deslizamiento no pueda


87

cortar cuando se ejecuta el procedimiento de optimización (Más información en AYUDA - F1).

En nuestro ejemplo las líneas de restricción son las mismas que los bordes de las tablestacas.

Análisis 4 - Restricciones sobre el proceso de optimización

Nota: para el análisis de estabilidad externa de taludes es apropiado introducir el muro de

contención como un cuerpo sólido. Cuando el muro se modela como un cuerpo sólido, la

superficie de deslizamiento no lo cruza durante la evaluación de optimización.

Datos de entrada de la superficie de deslizamiento circular


88

Análisis 4 - estabilidad de taludes con corte de tierra y muro de contención (estabilidad

externa)

De los resultados de la estabilidad externa, podemos ver que la pendiente con el corte

de tierra y el muro de contención es estable:

50,159,2 sSFSF SATISFACTORIA.

Conclusión

El objetivo de este capítulo fue verificar la estabilidad de taludes y el diseño de corte de tierra

con muros de contención para una construcción de un aparcamiento con análisis de la

estabilidad interna y externa. Los resultados del análisis son:

Análisis 1 (estabilidad de talud existente): 50,126,2 sSFSF SATISFACTORIA

Análisis 2 (estabilidad interna de talud): 50,160,1 sSFSF SATISFACTORIA

Análisis 3 (estabilidad externa de talud): 50,159,2 sSFSF SATISFACTORIA

Esta inclinación con corte de tierra y el muro de contención de hormigón (con ancho de 0,5 m)

en términos de estabilidad a largo plazo satisface los criterios de evaluación.

Nota: es necesario revisar el muro de contención diseñado contra tensión del momento de

flexión de la carga de presión activa de la tierra. Este momento de flexión se puede analizar el

programa GEO5 Diseño de Muros Pantalla y verificación de Muros Pantalla.

Por el mismo momento de flexión también es necesario diseñar y comprobar refuerzos - por

ejemplo en el programa de FIN CE - Hormigón 2D.


89

Capítulo 10. Diseño de zapatas

En este capítulo, vamos a mostrar cómo diseñar una zapata de forma fácil y efectiva.

Asignación:

Utilizamos las normas EN 1997-1 (CE 7-1, DA1), y diseñamos las dimensiones de una zapata

centrada. Las fuerzas de columnas actúan en la parte superior de la fundación. Las fuerzas de

entrada son: yxyx MMHHN ,,,, . El terreno detrás de la estructura es horizontal, el suelo de

cimentación consta de SF – Arena de grano fino, suelo de densidad media. A 6,0 m hay pizarra

levemente erosionada. El nivel freático también está a una profundidad de 6,0 m. La

profundidad de la cimentación es de 2,5 m por debajo del terreno original.

Esquema de asignación- análisis de la capacidad portante de la zapatas

Solución

Para resolver este problema, vamos a utilizar el programa GEO5 - Zapata. Primero ingresamos

todos los datos de entrada en cada cuadro, excepto "Geometría". En el cuadro Geometría,

vamos a diseñar la zapata

Entrada básica

En el cuadro "Configuración", haga clic en "Seleccionar configuraciones" y luego seleccione el

nro. 3 - "Estándar - ES 1997 - DA1".


90


También seleccione el método de análisis - en este caso, "Análisis de las condiciones

drenadas". No vamos a analizar el asentamiento.

Cuadro „Configuración”

Nota: Por lo general, las zapatas se analizan para condiciones drenadas = utilizando los

parámetros efectivos de tierra ( efef c, ). El análisis de las condiciones no drenadas se realiza

para suelos cohesivos y el rendimiento a corto plazo utilizando parámetros totales de suelo

( uu c, ). De acuerdo con la norma EN 1997 la fricción total se considera siempre 0u .

En el siguiente paso ingresar el perfil geológico (profundidad de 6m) y los parámetros de suelo

y asignarlos al perfil.


Suelo, roca

(Clasificación) Perfil m

Unidad de

peso

3mkN

Ángulo de

fricción interna

ef

Cohesión

del suelo

kPacef

S-F – Arena de trazos finos,

suelo densidad media 0,0 – 6,0 17,5 29,5 0,0

Pizarra levemente erosionada desde 6,0 22,5 23,0 50,0

Nota: Considerar el peso unitario de suelo saturado igual a la unidad de peso


91

En el siguiente paso, abra el cuadro "Cimentación". Como tipo de cimentación, seleccione

"Zapata centrada" y complete las dimensiones correspondientes, como: profundidad desde el

terreno original, profundidad del fondo de la zapata, el espesor de la cimentación y la

inclinación del fondo de la zapata. Además, ingrese el peso unitario de la sobrecarga, que es el

relleno de la zapata después de la construcción.

Cuadro „Cimentación”

Nota: La profundidad del fondo de la zapata depende de muchos factores, tales como los

factores naturales y climáticos, hidrogeología de la obra de construcción y las condiciones

geológicas. En República Checa se recomienda la profundidad del fondo de la zapata por lo

menos 0,8 metros por debajo de la superficie debido a la congelación. Para arcillas se

recomienda que la profundidad sea mayor, tales como 1,6 metros. Cuando el análisis de la

capacidad portante de cimentación, la profundidad del fondo se considera como la distancia

vertical mínima entre la parte inferior y la base del terreno final.

En el cuadro „Carga” ingresar las fuerzas y los momentos actuando en la parte superior de la

fundación: yxyx MMHHN ,,,, . Estos valores se obtienen desde un programa de análisis

estructural y que podemos importar luego a nuestro análisis haciendo clic en „Importar“

Cuadro „Carga”

Nota: Para el diseño de las dimensiones de la zapata, por lo general la carga de diseño de

estado último es la carga de decisión. Sin embargo, en este caso estamos usando la

configuración de análisis de EN 1997-1 - DA1, y debes introducir el valor de la carga de diseño

de estado de servicio también, porque el análisis requiere dos combinaciones de diseño.


92

Cuadro „Editar carga“

En el cuadro "Material", ingresar las características del material de la cimentación.

Saltear el cuadro "Sobrecarga", ya que no hay sobrecarga cerca de los cimientos.

Nota: La sobrecarga alrededor de los cimientos influye en el análisis para asiento y rotación de

la fundación, pero no en la capacidad portante. En el caso de la capacidad portante vertical

siempre actúa favorablemente y ningún conocimiento teórico nos lleva a analizar esta

influencia.

En el cuadro "Napa Freática + Subsuelo" ingresar en la profundidad de las aguas subterráneas

a 6,0 metros.

No vamos a ingresar “Yacimientos de Arena-grava (AG)” porque estamos considerando suelos

no cohesivos permeables en el fondo de la zapata.


93

A continuación, abra el cuadro la "Configuración de etapa" y seleccione "permanente", como la

situación de proyecto.

Diseño de las dimensiones de la fundación

Ahora, abra el cuadro "Geometría" y aplique la función "Diseño de dimensiones", con lo que el

programa determina las dimensiones mínimas requeridas de la cimentación. Estas dimensiones

se pueden modificar posteriormente.

En la ventana de diálogo que se puede ingresar la capacidad portante del suelo de cimentación

Rd o seleccione "Automático". Vamos a elegir " Automático" por ahora. El programa analiza

automáticamente el peso de cimentación y el peso del suelo por debajo de base y determina

las dimensiones mínimas de la cimentación.


94

Cuadro „Diseño de las dimensiones de cimentación“

Nota: El diseño de zapatas centradas y excéntricas siempre se lleva a cabo de tal manera que

las dimensiones de la base son tan pequeñas como pueden ser e incluso todavía mantienen

una capacidad portante verticales adecuada. La opción "Manual" diseña las dimensiones de

zapata basada en la capacidad portante ingresada para el suelo de cimentación.

Podemos verificar el diseño en el cuadro „Verificación de la capacidad portante“

Cuadro “Verificación de Capacidad portante“

Conclusión:

La capacidad portante de cimentación diseñada (2,0 x 2, 0 m) es ACEPTABLE.


95

Capítulo 11. Asentamiento de zapatas

En este capítulo, se describe cómo se realiza el análisis de asiento y la rotación de una zapata.

Asignación:

Analizar el asiento/asentamiento de una zapata centrada diseñada en último capítulo (10.

Diseño de dimensiones de zapata). La geometría de la estructura, la carga, el perfil geológico y

los suelos son los mismos que en el capítulo anterior. Lleve a cabo el análisis de asientos

utilizando el módulo edométrico, y considerar la resistencia estructural del suelo. Analizar la

cimentación en términos de estados límite de servicio. Para una estructura de hormigón

estructuralmente indeterminada, en donde la zapata es una parte, la solución del

asiento/asentamiento es: 0,60lim, ms mm.

Esquema de asignación – análisis de asientos de zapata

Solución:

Para resolver esta tarea, vamos a utilizar el programa GEO5 - Zapatas. Vamos a utilizar los

datos del capítulo anterior, donde casi todos los datos requeridos ya fueron ingresados.

Entrada básica

El diseño de la zapata en la última tarea se llevó a cabo utilizando la norma EN 1997, DA1. El

Eurocódigo no piden ninguna teoría para el análisis de asientos, por lo que cualquier teoría de

común acuerdo puede ser utilizada. Compruebe la configuración en el cuadro "Configuración",

haga clic en "Editar". En la pestaña "Verificación de Asiento" seleccione la opción Método de


96

análisis "Módulo edométrico" y establecer la “Restricción de la zona de influencia": basado en

la resistencia estructural".

Cuadro “Editar configuración actual“

Nota: La resistencia estructural representa la resistencia de un suelo contra la deformación

frente a la carga. Se utiliza solo en Republica checa o Eslovaquia. En otros países, la restricción

de la zona de influencia se describe por el porcentaje de tensión inicial in-situ. Los valores

recomendados para la tensión estructural son del estándar CSN 73 1001(Suelos de fundación

debajo de la cimentación)

En el siguiente paso, definir los parámetros de los suelos para el análisis de

asentamiento. Tenemos que editar cada suelo y agregar valores para el coeficiente de Poisson,

coeficiente de resistencia estructural y módulo edométrico, módulo de deformación

respectivamente.


Suelo, roca

(Clasificación)

Unidad de

peso

3mkN

Ángulo

de

fricción

interna

ef

Cohesión

del suelo

Coeficiente

de Poisson

Módulo de

deformación

MPaEdef

Coef. de

resistencia

estructural

m

S-F – Arena de

trazos finos,

densidad del suelo

media

17,5 29,5 0 0,3 15,5 0,3

Pizarra levemente

erosionada 22,5 23,0 50 0,25 500,0 0,3

Nota: para el módulo de deformación tener en cuenta seleccionar la opción “Insertar Edef”


97

Análisis:

Ahora, ejecute el análisis en el cuadro de " Asentamiento". El asentamiento es siempre

analizado para servicios de carga.

Cuadro „Asentamiento”

En el cuadro de "Asentamiento", recuerde que se necesita introducir otros parámetros:

- El esfuerzo inicial in-situ en el fondo de la zapata se considera desde el terreno final (TF)

Nota: el valor del esfuerzo in-situ en la base de la zapata tiene influencia sobre la cantidad de

asentamiento y la profundidad de la zona de influencia – el esfuerzo inicial mayor in-situ

significa menos asentamiento. La opción de esfuerzo in situ actuando en el fondo de la zapata

depende del tiempo que el fondo de la zapata está abierto. Si el fondo de la zapata es abierto

durante un período de tiempo largo, la compactación del suelo será menor y no es posible

considerar las condiciones de esfuerzo original del suelo.


98

- En la sección „Coeficiente de reducción para calcular asentamiento” seleccione la opción

Considerar efecto del espesor de cimentación (1).

Nota: el coeficiente " 1 " refleja la influencia de la profundidad de la cimentación y da

resultados más realistas del asentamiento


El asentamiento definitivo de la estructura es de 17 mm. Dentro de un análisis de los estados

límite de capacidad de servicio se comparan los valores del asentamiento analizado con valores

límite, que son admisibles para la estructura.

Nota: La rigidez de la estructura (suelo-cimientos) tiene una gran influencia sobre el

asentamiento. Esta rigidez se describe por el coeficiente k - si k es mayor que 1, la

cimentación se considera que es rígida y el asentamiento se calcula en virtud de un punto

característico (que se encuentra en 0,37 l o 0,37 b desde el centro de la cimentación, donde l y

b son las dimensiones de la cimentación). Si el coeficiente k es menor que 1, el asentamiento

se calcula por el centro de la cimentación.

- La rigidez analizada de la cimentación en la dirección es 10,137k . El asentamiento se

calcula siguiendo el punto característico de la cimentación.

Nota: Los valores informativos de asentamiento permisible para diferentes tipos de estructuras

se pueden encontrar en diversas normas - por ejemplo CSN EN 1997-1 (2006) Diseño de

estructuras geotécnicas.

El programa Zapata también proporciona resultados para la rotación de la cimentación, que se

analiza a partir de la diferencia del asentamiento de los centros de cada borde.


99

La rotación de la cimentación - Principio del análisis

)1000(tan75,0

)1000(tan776,1

Conclusión

Esta zapata en términos de asentamiento satisface los criterios de evaluación.

Asentamiento: 9,160,60lim, ssm [mm].

No es necesario verificar la rotación de esta cimentación.


100

Capítulo 12. Análisis de consolidación debajo de un terraplén

En este capítulo, vamos a explicar cómo analizar la consolidación debajo un terraplén

construido.

Introducción:

La consolidación del suelo tiene en cuenta el momento de asiento/asentamiento (cálculo de la

deformación tierra) bajo el efecto de cargas externas (constante o variable). La sobrecarga

conduce a un aumento en la formación de tensión del suelo y la extrusión gradual de agua

desde los poros, es decir, la consolidación del suelo. La consolidación primaria corresponde a la

situación en la que hay una disipación completa de las presiones de poro, la consolidación

secundaria afecta a los procesos geológicos en el esqueleto del suelo (el llamado "efecto de

arrastre"). Este es un proceso dependiente del tiempo influenciado por un número de factores

(por ejemplo, la permeabilidad y compresibilidad del suelo, la longitud de las vías de drenaje,

etc.) En cuanto al grado de consolidación distinguimos los siguientes casos de asentamiento

del terreno:

correspondiente

sobrecarga correspondiente

Asignación:

Determinar el valor de asiento/asentamiento debajo del centro de un terraplén construido

sobre arcilla impermeable a un año y a diez años después de su construcción. Hacer el análisis

utilizando las normas CSN 73 1001 (con módulo edométrico), el límite de la zona de influencia

se considerará utilizando el coeficiente de resistencia de la estructura.

Esquema de asientos - Consolidación

Solución

El Programa de GEO5 “Asientos”, se utiliza para resolver esta tarea. Vamos a modelar este

ejemplo paso a paso:


101

1era etapa de construcción - Modelado de la interfaz, cálculo de la tensión

geoestática inicial.

2da etapa de la construcción – Se incluye una sobrecarga por medio de un

terraplén.

3era hasta la 5ta etapa de construcción - cálculo de la consolidación del terraplén en

diferentes intervalos de tiempo (de acuerdo a la asignación).

Evaluación de los resultados (conclusión).

Asignación Básica (procedimiento): Etapa 1

Compruebe el campo "Realizar el análisis de la consolidación" en el cuadro

"Configuración". A continuación, seleccione la configuración específica para el cálculo del

asiento en la "lista de configuraciones". Esta configuración describe el método de análisis para

el cálculo de asiento y la restricción de la zona de influencia.

Cuadro „Configuración”

Nota: Este cálculo considera la llamada consolidación primaria (disipación de la presión de

poro). El asentamiento secundario (fluencia), que puede ocurrir principalmente con suelos no

consolidados y orgánicos, no se resuelve dentro de este ejemplo.

Luego ingresamos el rango y la interfaz de la capa.

El objetivo es seleccionar dos capas entre las cuales la consolidación se lleva a cabo.


102

Cuadro „Interfaz”

Nota: Si hay un suelo homogéneo, luego, con el fin de calcular la consolidación, es necesario

introducir una capa ficticia (usar los mismos parámetros para las dos capas de tierra que están

separados por la interfaz original), preferiblemente a la profundidad de la zona de

deformación.

A continuación, se define el "subsuelo incompresible" (IS) (a una profundidad de 10 m)

por medio de la introducción de coordenadas de manera similar al modelado de interfaz. El

asentamiento tiene lugar por debajo del suelo incomprensible.

Los parámetros del suelo se ingresan en el siguiente paso. Para los suelos que se están

consolidando, es necesario especificar el coeficiente de permeabilidad " k " o el coeficiente de

consolidación " vc ". Los valores aproximados se pueden encontrar en la Ayuda (F1).


103

Cuadro „Modificación de parámetros de suelo”


Suelo

(Clasificación de

suelo)

Unidad de

peso

3mkN

Peso

unitario

de suelo

saturad

o

Coeficient

e de

Poisson

Módulo

edométric

o

MPaEoed

Coef. de

fuerza

estructura

l

m

Coef. de

permeabilida

d

daymk

Suelo arcilloso 18,5 19,00 0,35

1,0 0,1 5100,1

1,000E-05

Terraplén 20,0 20 0,30

30,0 0,3 2100,1

1,000E-02

Limo arenoso 19,5 20 0,30

30,0 0,3 2100,1

1,000E-02

Luego asignamos los suelos al perfil. El cuadro sobrecarga en la primera etapa de

construcción no se toma en consideración, ya que en este ejemplo será representado por el

cuerpo terraplén real (en las etapas 2 a 5). En el siguiente paso, vamos a entrar en el nivel

freático (en adelante el "NF") utilizando los puntos de interfaz, en nuestro caso al nivel del

suelo.

Cuadro “Agua”


104

En el cuadro "Configuración de etapa", sólo se puede modificar el diseño y el

refinamiento de los agujeros, por lo que mantenga los ajustes estándar.

La primera etapa de "Cálculo" representa la tensión geoestática inicial en el momento

de la construcción inicial. Sin embargo, es preciso establecer las condiciones límites básicas

para el cálculo de la consolidación en etapas posteriores. Se ingresa la interfaz de la parte

superior y la parte inferior del suelo de consolidación, así como la dirección del flujo de agua

de esta capa - es decir, la vía de drenaje.

“Análisis” – Etapa de construcción 1

Nota: Si se ingresa "subsuelo incompresible", deberá entonces considerar la dirección del flujo

de agua desde el suelo consolidado solo hacia arriba.

tapas 2-5

Ahora vamos a pasar a la segunda etapa de construcción de barra de herramientas en

la parte superior izquierda del escritorio.

Barra de herramienta „Etapa de construcción“


105

Se define el propio terraplén mediante la introducción de coordenadas. Un tipo de suelo

específico se asigna al terraplén.

“Etapa 2 – puntos de interfaz de terraplén”

“Etapa 2 –Terraplén + asignación”

Nota: El terraplén actúa como una sobrecarga en la superficie del terreno original. Se supone

que un terraplén bien ejecutado (óptimamente compactado) teóricamente no se asienta. En la

práctica, se puede producir el asentamiento (pobres compactación, el efecto de la fluencia del

suelo), pero el programa „Asientos” no abordar esta cuestión.

En el cuadro "Análisis" ingresar el tiempo de duración de la segunda etapa

correspondiente al tiempo actual de construcción de terraplenes. El cálculo del asentamiento

no puede ser lleva a cabo porque, al determinar la consolidación, es primero necesario conocer


106

toda la historia de la estructura de carga de movimiento de tierras, es decir, todas las etapas

de construcción.

Cuadro “Análisis – Etapa de construcción 2”

Como el terraplén se construye poco a poco, estamos considerando el crecimiento de la carga

lineal en la segunda etapa de la construcción. En etapas posteriores, se introduce la duración

de la etapa (1 año es decir, 365 días - tercera etapa, 10 años es decir 3650 días - cuarta

etapa y el asiento general - quinta etapa) y toda la carga se introduce en el inicio de la

etapa.

Los cálculos se realizan después de ingresar la última etapa de construcción, que se

encuentra en el "asiento general", se activa (se puede comprobar en cualquier momento,

aparte de la primera etapa).

Cuadro “Cálculo – Etapa de construcción 5”


Tras el cálculo del asentamiento global, podemos observar los valores parciales de

consolidación por debajo del centro del terraplén. Hemos obtenido los siguientes valores

máximos de asentamiento en las etapas individuales de construcción:

- asentamiento no calculado.

→ 29,2 mm

→ 113,7 mm

→ 311,7 mm

eneral → 351,2 mm


107

“Análisis – etapa de construcción 5 (asiento global)”

Como estamos interesados en el asentamiento del terraplén después de su

construcción, vamos a cambiar a la vista de los resultados de la 3 ª y 4 ª etapa (el botón

"Valores") a "Comparar con la etapa 2", que resta el valor del asentamiento respectivo.


108

“Análisis – Asiento (diferencias comparando con las etapas previas)”

Conclusión:

El asentamiento del terraplén (bajo su centro) en el plazo de un año desde su construcción es

84,5 mm (= 113,7 a 29,2), y después de diez años 282,5 mm (= 311,7 a 29,2).

Engineering

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