Analisis de ad de Taludes Con Anclajes

8/6/2019 Analisis de ad de Taludes Con Anclajes

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ANLISIS DE ESTABILIDAD

DE TALUDES CON ANCLAJES

[email protected]@bisa.com.pe

DSc. MSc. Ing.DSc. MSc. Ing. Jorge LJorge L.. Crdenas GuillnCrdenas GuillnDSc. MSc. Ing.DSc. MSc. Ing. Jorge LJorge L.. Crdenas GuillnCrdenas Guilln


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Introduccin

INDICE

Definiciones Previas

Estimacin de las Cargas de Trabajo

Anlisis de Estabilidad

Conclusiones

Aplicaciones Tpicas

1

2

3

56

7

Principio de Funcionamiento4


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1. Introduccin

La utilizacin de elementos resistentes a la traccin del terreno

para mejorar sus caractersticas mecnicas es de carcter

milenar y mundial.

ndice


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2. Definiciones Previas

El tirante es un elemento linear capaz de transmitir esfuerzos de

traccin entre sus extremidades, donde una de ellas se

encuentra ubicado afuera del terreno (Cabeza del anclaje) y a

otra es enterrada, la misma que es subdividida en Tramo

Anclado o Bulbo y Tramo Libre (parte que enlaza la Cabeza del

anclaje al Bulbo).

2.1 Definicin del anclaje


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El anclaje en forma general consta de tres partes principales:

2.2 Partes Componentes

Bulbo o Tramo Anclado

Cabeza

Tramo Libre


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Cabeza

Tramo Libre


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Cabeza

Tramo Libre


8/39




Cabeza

Tramo Libre


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El uso de anclajes como funcin propiamente dicha es

prcticamente restricto a casos de combate a supresin y

traccin directa. Todava es muy frecuente que los anclajes sean

utilizados de forma indirecta para permitir a ejecucin de obras

en si, o que evidentemente incluye la evacuacin decimentaciones.

3. Aplicaciones Tpicas


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Aplicaciones de anclajes en excavaciones o terraplenes


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Aplicaciones de anclajes en tuneles


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Aplicaciones de anclajes en proteccion de riberas ante laerosin


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Aplicaciones de anclajes en estabilizacin de taludes


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Aplicaciones de anclajes en estabilizacin de taludes


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Aplicaciones de anclajes en ejecucin de obras


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ndice

Aplicaciones de anclajes en ejecucin de obras


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La funcin bsica del tirante es transmitir un esfuerzo externo

de traccin para el terreno a travs del Bulbo. Evidentemente, el

esfuerzo externo es aplicado en la Cabeza del anclaje y es

transferido para el Bulbo a travs del Tramo Libre.

4. Principio de Funcionamiento


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El clculo de la capacidad de carga del Bulbo (P) puede serestimado por la siguiente formula

ultLDP XT ...!

Resistencia cortante lateral ultima del terrenoultX

D Dimetro efectivo del Bulbo

Longitud del BulboL


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Para rocas :

Xult=10%.Sa para Sa < 600psi

Sa : Resistencia a la comprensin uniaxial

(Littlejhon y Bruce, 1975) :

Para suelos cohesivos :

Xult=E.Su

E : Factor de adhesin.

Su : Resistencia cortante media no drenada.

El factor de adhesin (E) generalmente varia (Tomilnson, 1957; Peck,

1958; Woodward et. al., 1961) en un rango de 0.3 a 0.75.


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Habib propone una formula semi emprica (partiendo de la

formula propuesta por Bustamante, 1985) para el calculo de lacapacidad de carga del Bulbo (P):

sss qLDP ...T!

P

sL

sq

ds DD .E!

Capacidad de carga del Bulbo

Longitud del Bulbo

Adherencia en la zona iteracin suelo-anclaje

dD

.E

Dimetro de la perforacin

Coeficiente dado por la Tabla 1


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Tabla 1. Valores del coeficiente E para elclculo del dimetro final del Bulbo despus de

la inyeccin

Adherencia para arenas e gravas (Habib,1989)

Anterior Siguiente


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Adherencia para limos y arcillas(Habib, 1989)

Adherencia para rocas alteradas ofracturadas (Habib, 1989)

Anterior

ndice


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Muchas investigaciones fueron desarrolladas para estimar las

cargas de pretensin de los anclajes de tal forma que los

desplazamientos de las paredes se encuentren en el rango

permisible, las mismas que pueden ser clasificados en cuatro

principales categoras:

5. Estimacin de las Cargas de Trabajo

Anlisis por el mtodo de elementos finitos

Diagramas empricos de distribucin de presiones del

terreno

M

todo de reaccin lateral del terreno p-y

Mtodo de anlisis limite cinemtica


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Para un sistema de anclajes con espaciamientos uniformes la

carga solicitante (FW) del Bulbo de cada anclaje puede ser

expresada as:

5.1 Diagramas empricos de distribucinde presiones del terreno

Suelos arenosos:)...(

VH

W

N

SSHFT

K!

aNKT .65.0!

Suelos con cohesin (c) y friccin (J):

!

a

aN

KH

cKT

1.

.

.41

K

H :

Espaciamiento horizontaly vertical de los anclajes

S c e SJ :

Profundidad de excavacin


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Diagramas empricos de distribucin de presiones delterreno (Juran e Elias, 1987)

ArenasArcilla con arena

ndice


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La verificacin de un sistema de contencin, en cuanto a su

seguridad, consiste en la evaluacin de la estabilidad en los

siguientes casos:

6. Anlisis de Estabilidad

Anlisis de estabilidad local, al nivel de cada anclaje

Anlisis de estabilidad global de la estructura


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La estabilidad local debe ser satisfecha a nvel de cada anclaje atravs del siguiente critrio de falla:

6.1 Anlisis de Estabilidad Local

Tensin cortante mxima en la interface

Factor de seguridad local

Fuerza de tensin mxima o FW

Fs

LDT ault

...max

TXe

Fs

maxT

ultX

D Dimetro del Bulbo

Longitud del BulboaL


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La estabilidad local debe ser satisfecha a nvel de cada anclaje atravs del siguiente critrio de falla:

6.1 Anlisis de Estabilidad Local

Tensin cortante mxima en la interface

Factor de seguridad local

Fuerza de tensin mxima o FW

Fs

LDT ault

...max

TXe

Fs

maxT

ultX

D Dimetro del Bulbo

Longitud del BulboaL

FW PCapacidadde Cargadel Bulbo

CargaAtuanteFactorada


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Los valores del factor de seguridad en relacion al arrancamiento

son:

(en obras provisionales)

(en obras permanentes )

5.1uFS

75.1uFS

6.1.2 Factor de Seguridad Local

Anterior


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La verificacin de la estabilidad global consiste en garantizarun coeficiente de seguridad adecuado a la rotacin o translacin

de la masa del suelo que se desplace a lo largo de la superficie

potencial de falla asumida.

6.2 Anlisis de Estabilidad Global

Superfcie de falla bi-linear.

Superfcie de falla planar.

Los critrios de superfcie de falla son:


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El factor de seguridad (FS) global es definido como la relacin

de la suma de las fuerzas limites disponibles (RL) en la

inclusin y la fuerza total (Rm) requerido para mantener el

equilibrio limite:



5.1uFS

75.1uFS

6.2.1 Factor de Seguridad Global

m

L

R

RFS !

Los valores del factor de seguridad global aceptables son:


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El factor de seguridad (FS) global es definido como la relacin

de la suma de las fuerzas limites disponibles (RL) en la

inclusin y la fuerza total (Rm) requerido para mantener el

equilibrio limite:



5.1uFS

75.1uFS

6.2.1 Factor de Seguridad Global

m

L

R

RFS !

Los valores del factor de seguridad global aceptables son:

FWT

Fuerzaactuante

FuerzaResistente


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6.2.2 Criterio de Superfcie de Falla Planar

La resistencia al corte del suelo es definido por el criterio de

ruptura de MohrCoulomb, asumiendo que la resistencia es

totalmente movilizada a travs de la superficie potencial defalla.

Se asume que la superficie de falla planar (superficie de rupturade Rankine) pasa a travs del pie del muro.


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Es recomendable que el Bulbo del anclaje debe estar localizado

a una distancia H/5 despus de la superficie de ruptura asumida

o a una distancia mnima de 50 cm.

Trabajos iniciales realizados por Terzaghi (1948) demuestranque la forma de la superficie de ruptura en muros rgidos de

contencin sostenidos son fuertemente dependientes del modo

de desplazamiento y estn asociados a las distribuciones de las

presiones del terreno.

Observaciones


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Broms (1967) propone un mtodo de equilibrio limitegeneralizado (modificado del mtodo de Kranz, 1963) donde

considera una superficie de deslizamiento bi-linear pasando a

travs del ponto medio del Bulbo del anclaje.

6.2.3 Criterio de Superfcie de Falla Bi-Linear


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El polgono de fuerzas actuantes sobre la cua de suelo en lacondicin limite relaciona la presin activa del suelo retenido

Pa, la resistencia cortante del suelo (Sc e S J ) y la reaccin dela pared Pa entre otras fuerzas.

El factor de seguridad FS esta definido como:

m

L

R

RFS!

Con:

RL = FW e Rm = T

ndice


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El uso de los anclajes como funcin, propiamente dicha,

esta prcticamente restricta a casos de combate a la

supresin e traccin directa.

7. Conclusiones

La funcin bsica del anclaje es transmitir esfuerzosexternos de traccin para el terreno, a travs del Bulbo.

La transmisin de los esfuerzos es hecha por el elemento

resistente a la traccin, normalmente el acero.


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La principal ventaja en el uso de los anclajes es obtener

elevadas cargas con piezas de tamao pequeo donde los

elementos pueden ser evaluados individualmente lo que

representa una garanta de calidad.

ndice

El riesgo de corrosin es la principal desventaja,

particularmente aquellos constituidos de acero,

ocurriendo principalmente en la zona del tramo libre.

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