CIMENTACIONES PROFUNDAS Pantallas. Definición y clasificación Elementos estructurales PARA...

CIMENTACIONES PROFUNDAS

Pantallas.Definición y clasificación

Elementos estructurales PARA CONTENER TIERRAS de gran esbeltez. Clasificación:

•Por el elemento que la forman.•De pilotes.

•Secantes; tangentes; Discontinuos.•De micropilotes.•De bataches.

•Prefabricados.•Hormigón in situ.•Mixtas.

•Por la posición de los elementos.•Continuas•Discontinuas.

•Por la función estructural.•En Voladizo.•Arriostradas o Empotradas.


Pantallas.Pantalla continua

de hormigón

Muro - Pantalla. Desde 1950

Características:•Espesor de 40 a 45 cm•Profundidad hasta 40 m. Aunque las hay mayores.•Para

•Cortinas impermeables, Estructuras portantes, muros de contención, etc.

Funciones:• Resistir los empujes del terreno.•Impermeabilización excavaciones.•Soportar cargas verticales•Limitar los movimientos del terreno no excavado en el trasdos.



de hormigónEjecución (1):Fases (1):• Preparación de las instalaciones.

•Lodos Tixotrópicos: Bentonita/ Agua entre 6 y 10%. En gravas añadir arena fina o serrín.•Vigilar la contaminación; no más de un 3 % de arena, viscosidad no superior a 45 s.

•Replanteo del muro y ejecución del muro guía.•Murete ligeramente armado de 70 a 75 cm.

•Excavación •Para suelos cohesivos y deleznables: Cuchara bivalva.• Para capas de consistencia grande o cementados: Hidrofresa; Trépano.

•Colocación de los dispositivos de juntas.•Se ejecutan paneles de 3 a 6 m de longitud. Juntas.•Impermeabilizar y dar continuidad.•Anchura igual a la de la pantalla.•La más empleada es la circular; otras: Tablestacas hormigón prefabricado, etc.



de hormigónEjecución (2):Fases (2):• Colocación de la armadura.

•Con una Grúa que quede suspendida y centrada•Rigidizadores y soldaduras en puntos estratégicos.•Recubrimientos del orden de 7 a 8 cm.

•Hormigonado.•En sentido ascendente con tubo Tremie.•El Tremie D = de 20 a 30 cm y h = tubos de 1 y 4m.•A fondo de panel en el extremo tapón y hormigón fluido.•La tubería sumergida en el hormigón 5 m.•El hormigón va desalojando al lodo.•El primer hormigón en la superficie hay que demolerlo. •Viga de atado con las armaduras que quedan al descubierto.

•Extracción de las juntas.•Una vez empezado el proceso de fraguado Superf. Vertical.•Tirando con grúa ó gatos hidráulicos.



de hormigónEjecución (3):



de hormigónEjecución (4):Problemas:• Pérdidas de lodo.

•Contaminación de arena no superior al 3%•En gravas limpias permeables aumentar el caudal, espesar.•En zonas de pérdidas bruscas, rellenar con mortero y perforar

•Problemas con el Hormigonado.•El Exceso produce “barrigas” en el intrados.•Caídas en las paredes de la perforación; Contamin., cortes.•Interrupciones en el suministro, cortes.•Plasticidad insuficiente, incapacidad de desplazar al lodo.•Plasticidad insuficiente, flotación de las armaduras.

•Problemas en la excavación del solar.•Recubrimiento insuficiente, sobredim. Separadores; 10 cm.

•Problemas relativos a las juntas•Asegurar la unión del hormigón de paneles contiguos.•Problemas de filtración.


Pantallas.Pantalla de Pilotes

Características:

Ejecución:•Serie de pilotes tangentes, secantes ó discont. Sep. Máx. 1D•Ejecutar 1º los impares; 2º los pares.•Al concluir, arriostrar con viga de coronación.Aplicación:•Terrenos estables, duros. •Profundidad no muy elevada.•Terrenos duros.•Ausencia de nivel freático.Ventajas:•Ahorro de material.•No utilización de lodos•Facilidad para atravesar estratos duros.

Diámetro típico de 60 a 80 cm, Esbeltez >10.En Granulares resist. por punta; en Cohesivos por punta y fuste


Pantallas.Pantalla de

MicropilotesCaracterísticas:

Ejecución:•Perforación: Rotación y con camisa.•Lavado del taladro con agua a presión.•Colocación de la armadura: Tubería de acero 90/7 ST-52 Le >5000 Kg/cm2. Algunas veces se introducen redondos 1 32 i.e.•Inyección IGU/IRS.• Viga de coronación.Aplicación:•Mismas características que para pilotes pero con limitación de espacio físico. Ventajas:•Accesos económicos.•En terrenos donde habría que cambiar el método de perforación.•Coste de materiales y maquinaria inferior.

Diámetro típico de 150 mm, Con armadura tubular.


Pantallas.Cálculo

Métodos•Métodos clásicos ó de estado límite.

•Empuje sobre la pantalla en el estado límite de resistencia.•Empuje independiente de la deformación. Blum y Brinch Hansen.

•Métodos semiempíricos.•No considera, como el anterior, la deformación real•Añade modificaciones basadas en ensayos y experiencia.

•Métodos tensión – Deformación.•Los empujes son consecuencia de las deformaciones.•Dificultad para encontrar un modelo matemático.

•Métodos de cálculo numérico.•Elementos finitos.

LOS DE UTILIZACIÓN MÁS COMÚN, SON LOS DE ESTADO LÍMITE


Pantallas.Cálculo

Métodos Clásicos o del Estado Límite•Método de Blum para pantallas en Voladizo.

•Empotrada en el terreno.•En equilibrio por los Ea y Ep en el trasdos e intrados.

•Fundamento.•El momento de todas las fuerzas respecto al centro de rotación C, punto de giro de la pantalla, es nulo.•Por tanto en el intradós Ep en BC y Ea en CD. En el trasdós Ea en AC y Ep en CD. El Ep en CD = Contraempuje

•Variables.•Determinar h1 y h2.

•Simplificar el problema •El contraempuje = R1en C.•H2 = 0,2 h1 F horiz y Momento nulo


Pantallas.Cálculo

Métodos Clásicos o del Estado Límite•Método de la Base Libre para Un Nivel de Sujeción.

•Para pantallas rígidas y h cortas.•La pantalla gira alrededor del punto B.

•Fundamento.•El momento de todas las fuerzas respecto al centro de rotación B, nivel de apoyo, es nulo. •El equilibrio = La reacción N, el Ea en el trasdós y el Ep en el intradós.

•Variables.•Determinar h y N.

•Con momento nulo calcular h. y con h •Por diferencia Ea y Ep obtenemos N


Pantallas.Cálculo

Métodos Clásicos o del Estado Límite•Método de La Base Empotrada para Un Nivel de Sujeción.

•Para pantallas flexibles y h grandes.•Aparecen Ea y Ep que con N y el empotramiento Equilibran.

•Fundamento.•Problema hiperestático. •La deformada tiene Tangente vert. En D.

•Variables.•Contraempuje = R1 en D•Con h2 = 0,2 h1. •Determinar h, R1 y N.

• componente horizontal de la presión activa de acuerdo con la teoría de Coulomb.• C es la cohesión y m un coeficiente que suele tomarse = 0,4.•n es un coeficiente que oscila de 0,2 a 0,4. •Ni = Ei; y los Q = Pl2/10

•Método para Varios Niveles de Sujeción.•Conceptualmente un solo apoyo y base empotrada .

•Dos métodos:•Suponer una viga continua.

•Con varios apoyos en los puntos de anclaje y sometida a solicitudes de Ea y Ep.

•En etapas sucesivas.•En cada etapa un solo anclaje.•La profundidad a partir del siguiente. •Método de la base empotrada.•Método Terzaghi y Peck.•Arenas. •Arcillas plásticas.

•Arcillas fisuradas.


Pantallas.Cálculo

Métodos Clásicos o del Estado Límite

HP h 65.01

H

CmP

4

12

HnP 3

h

•Método de Rowe.•No tiene en cuenta la deformación en el trasdos:

•Etapas de cálculo:•Calcular la longitud de la pantalla y la reacción en el soporte con el método de la base libre o empotrada considerando δ = 0 y reduciendo a 1/3 el Ep.•Determinar el Mmax correspondiente.•Determinar el factor de flexibilidad relativa.

•Determinar Rm en función de ρ. En gráficos.•Finalmente el momento de diseño será: MMAX = Mmax * Rm.


Pantallas.Cálculo

Métodos Semiempírico

pp IE

H

4

•Definición.•Cuando la altura de excavación o las sobrecargas son importantes, hay que arriostrar la pantalla

•Clasificación:•Provisional. Tiempo de servicio < de 2 años.

•Banquetas.•Codales y puntales.•Anclajes.

•Definitivos. Tiempo de servicio > de 2 años.•Anclajes.•Método Ascendente – Descendente.•Losas o los Forjados de los pisos.


Arriostramientos.Definición y Clasificación

•Definición.•Apoyos provisionales o permanentes de las pantallas, dependiendo del tiempo de servicio •Aplicaciones:•Arriostramiento de todo tipo de pantallas.•Muros anclados por bataches.•Estabilización de taludes.•Bulonados.•Compensación de subpresiones en estructuras enterradas.• Absorción de tracciones.


Arriostramientos.

Anclajes

•Clasificación:•Anclaje activo.•Se somete a una tensión previa; consta de:•Bulbo de anclaje. > 6 m•Zona Libre. > 6 m. techo > 5 m.•Elementos de apriete y cierre.•Anclaje Pasivo.•No se somete a una tensión previa.

•Sección de Acero Necesaria = la tensión en servicio del anclaje.•Relacionar los límites elásticos con las cargas máximas de servicio.•Carga límite; Tl = A* σ e . Carga admisible Ta = Tl *α. α es 0,6 permanentes; 0,75 provisionales.•Bulbo de anclaje.•Adherencia entre acero y lechada 2 Mpa. Ad. = S* 10,58 = Π Dd LBulbo


Arriostramientos.

Cálculo de Anclajes

•Long. sellado:

•Ds = Dd * α.•1.75<α<2 Provisional.•α=1,75. Definitivo•qs Fricción lateral unitaria límite.•Naturaleza del suelo y tipo de inyección.

nº barras/ Límite elástico Límite elástico

/cables unitario (tn/n) (tn) Provisionales Definitivos

Barra 25 mm 1 25,0 25,0 20,0 15,0

Gewi 32 mm 1 41,0 41,0 33,0 25,0

B-500-S 40 mm 1 64,0 64,0 51,0 38,5

Barra 26,5 mm 1 46,9 46,9 - 28,0

Dywidag 32,0 mm 1 68,4 68,4 - 41,0

85/105 36,0 mm 1 86,5 86,5 - 52,0

0,6'' 3 24,0 72,0 54,0 43,0

0,6'' 4 24,0 96,0 72,0 57,5

Cables 0,6'' 5 24,0 120,0 90,0 72,0

0,6'' 6 24,0 144,0 108,0 86,5

trenzados 0,6'' 7 24,0 168,0 126,0 101,0

0,6'' 9 24,0 216,0 162,0 130,0

0,6'' 12 24,0 288,0 216,0 173,0

Carga máxima para Anclajes (tn)TIPO Diámetro

ss

ls qD

TL

**


Arriostramientos.


•Estabilidad Global; Longitud libre. La longitud libre de un anclaje (Ll) es objeto de una comprobación consistente en asegurarse que dicha longitud es suficiente para definir un volumen de suelo tal que, asociado a la obra, no corre riesgo de ruptura de conjunto.Presentamos a continuación una serie de recomendaciones, basadas en la geotecnia y en la experiencia, que se resumen en el siguiente esquema sobre la Disposición de los Anclajes.

h

t

H

D

> 5 m

> 4 D

> 0,15h

xo(1)

xo(2)

L

> 2,00 m

Ll

Ls


Arriostramientos.


•Estabilidad global; Método de Kranz. •La masa inestable queda limitada por las rectas que unen los bulbos y la base de la pantalla.•El estudio por rebanadas, suponiendo que toda la masa se encuentra en estado de Ea.•El coeficiente de seguridad, CS, es la relación entre las fuerza de cálculo F necesaria para la estabilidad y la fuerza real del anclaje T .•Si F >= T; CS>= 1 Pantalla en equilibrio.

T(1)

T(2)

R

T(1)

T(2)

Ep

Ea

Q1 Q2

G1

G2E2 E2

V1

C1

C2

V2

Ea

E1Ea

T(1)+T(2)Ep

R

Equilibrio de la PANTALLA

E2

G2+Q2

EaC2

V2

F(2)

F(1) E1

G1+Q1

E2

C1

V1

Equilibrio de las REBANADAS

COEFICIENTES DE SEGURIDAD

F(1)T(1)

F(2)T(2)

F(2)F(1) T(2)T(1)

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