Empujes y Muros Geotecnia

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATLICA DE CHILE ESCUELA DE CONSTRUCCIN CIVIL / FACULTAD DE INGENIERA

PROF.: GONZALO JARA MORI

MECNICA DE SUELOS CCL2280

CARTILLA N4 EMPUJES DE SUELO

De acuerdo al artculo adjunto, se solicita:

1. (10pts) Explique brevemente la secuencia constructiva del muro pantalla empleado como solucin de sostenimiento del terreno.

2. (10pts) Seale en qu aspectos del proceso constructivo, definido por usted en el punto anterior, interviene la Geotecnia. Justifique.

3. (10pts) Qu problemas geolgicos, geotcnicos y/o hidrogeolgicos, se pueden identificar en la zona de construccin, que afecten al diseo de la obra, al proceso constructivo y a la vida en servicio de la estructura?

4. (20pts) Realice un cuadro resumen con los ensayos geotcnicos que se solicitaron,

agrupndolos por ensayos de identificacin visual, caracterizacin fsica, resistencia mecnica, ensayos de penetracin y otros ensayos. Indique en cada caso: nombre del ensayo, parmetro obtenido y finalidad del parmetro.

5. (10pts) Proponga las recomendaciones tcnicas necesarias para efectuar adecuadamente la compactacin de cada una de las obras identificadas, sealando ensayos, procedimiento de ejecucin y control de calidad en terreno y/o laboratorio.

6. (20pts) Comente si es aplicable o no, al diseo de muros pantalla y al diseo de

puntales de acero (por separado), las siguientes leyes o teoras: (a) Ley de Terzaghi; (b) Ley de Coulomb; (c) Ley de Mohr-Coulomb; (d) Teora de Rankine de empuje de suelos; (e) Teora de Coulomb de empuje de suelos; (f) NCh433Of.96 Mod.2010 para el clculo de empujes; (g) Diagramas de Peck para entibaciones; (h) Modelos de Elementos Finitos (MEF); (i) Mtodo de diferencias finitas (MDF).

7. (20pts) Elabore un mapa conceptual (esquema) de la campaa de reconocimiento del

terreno, que se requiere para la obtencin de los ensayos identificados en el punto 4.




PAUTA

De acuerdo al artculo adjunto, se solicita:

1. Explique brevemente la secuencia constructiva del muro pantalla empleado como solucin de sostenimiento del terreno. La construccin de muros pantallas se materializa por etapas a travs de paneles verticales, los cuales se excavan en toda la profundidad de diseo. Durante la excavacin se emplea un lodo tixotrpico el cual permite que las paredes se mantengan estables. Para llevar a cabo la excavacin, se emplea maquinaria especial en funcin del terreno. Luego, se introducen los tubos juntas, las armaduras y a continuacin se realiza el hormigonado bajo el lodo con tubo tremie, que deposita el hormign de abajo hacia arriba. Secuencia constructiva: 1) Se realiza una zanja de perforacin perimetral por muros guas cuya funcin es

garantizar la correcta alineacin de la pantalla hormigonada. As, sirven de gua a la maquinaria y de medida de estabilizacin a la parte superior de la excavacin.

2) Se realiza la excavacin por medio de maquinaria provista de cuchara. Para mantener estable la excavacin, el material extrado se va reemplazando por lodos bentonticos.

3) Una vez excavado un tramo se introducen los tubos juntas para dar continuidad a la pantalla. Se sigue con las armaduras, procurando mantener la Impermeabilizacin.

4) La faena de hormigonado, se realiza por paos y empleando tubo tremie. 5) Hormigonado por paos, extrayendo el lodo bentontico por diferencia de presin. 6) Extraccin de Juntas 7) Ejecucin de viga de atado. 8) Vaciado del terreno y sistema de apuntalamiento.

2. Seale en qu aspectos del proceso constructivo, definido por usted en el punto

anterior, interviene la Geotecnia. Justifique. Maquinaria de excavacin:

o Para llevar a cabo la excavacin, se emplea maquinaria especial en funcin de las caractersticas del terreno, como son las cucharas bivalvas. Esto permite alcanzar mayores profundidades en funcin del tipo de suelo. Adems, es necesario obtener rendimientos aceptables, por lo que se busca garantizar la verticalidad de la excavacin y evitar las vibraciones que pudiesen afectar en el entorno.

Lodo estabilizador (Conocer su peso unitario, viscosidad, tensin de corte y contenido de arena)



MECNICA DE SUELOS CCL2280 o Para mantener estable la excavacin, se utiliza la mezcla de bentonita

(Arcilla de la familia de las Montmorillonitas) con agua (Absorbe agua en proporciones) que evite derrumbes. Cabe destacar que se logra por su impermeabilidad y tixotropa.

Soporte temporal y necesidad de entibacin o Con el objetivo de contrarrestar los empujes y desplazamientos.

3. Qu problemas geolgicos, geotcnicos y/o hidrogeolgicos, se pueden identificar en

la zona de construccin, que afecten al diseo de la obra, al proceso constructivo y a la vida en servicio de la estructura? Geologa, La mayor formacin de depsitos en que se construyen las edificaciones corresponde a sedimentos fluviales del Bo Bo, con nivel fretico cercano a la superficie. La Geologa permite identificar eventos tales como terremotos, por lo que se podr evidenciar la presencia de fallas (geolgicas), zonas vulnerables a tsunamis, deslizamientos en superficie, entre otras. Geotecnia, debido a las obras que se llevarn a cabo, es importante estudiar las propiedades de los suelos, que permitan resolver problemas de fundaciones y/o excavaciones en ellos, o bien, su empleo como material de construccin. Como problema geotcnico, podra acontecer Licuefaccin de suelos, dada la cercana a la superficie del Nivel fretico, la zona susceptible a movimientos ssmicos y terrenos granulares de baja compacidad. Adems, se podr evidenciar segn la compacidad del suelo y por la presencia del NF cercano a la superficie, la susceptibilidad a densificar por efecto del sismo o carga cclica. Hidrogeologa, sta tiene importancia porque estudia el comportamiento del agua en el terreno, es decir, las aguas subterrneas en lo relacionado con su circulacin, sus condicionamientos geolgicos y su captacin.

De esta manera, esta rea de la geologa se encarga de identificar la presencia de agua contaminada de una regin, evaluando su composicin qumica. Por ello, la investigacin hidrogeolgica permitir evaluar el movimiento o desplazamiento de agentes qumicos y minerales que puedan afectar a los elementos estructurales que estn en contacto con el agua, entendiendo que ciertos elementos qumicos pueden ser capaces de daar al hormign y posteriormente a la enfierradura afectando la vida til del elemento.

4. Realice un cuadro resumen con los ensayos geotcnicos que se solicitaron, agrupndolos por ensayos de identificacin visual, caracterizacin fsica, resistencia mecnica, ensayos de penetracin y otros ensayos. Indique en cada caso: nombre del ensayo, parmetro obtenido y finalidad del parmetro.



MECNICA DE SUELOS CCL2280 Caracterizacin del ensayo

Nombre del ensayo

Parmetro Finalidad del parmetro

Identificacin visual

Identificacin visual

Reconocimiento preliminar del suelo sin necesidad de emplear equipos o ensayos de laboratorio. Destaca el ensayo de sacudimiento y dilatancia, que entrega una medida cualitativa de la consistencia del suelo

Caracterizacin Fsica

Granulometra Coeficiente de uniformidad y Curvatura (Cu y Cc)

Determinar la graduacin del suelo. Distribucin por tamaos de la masa de suelo

lmites de Atterberg

Humedad

Permite conocer el nivel de plasticidad y una aproximacin al nivel de compresibilidad, mediante la carta de Casagrande.

Densidad de partculas slidas

Gs permite encontrar otras propiedades ndices

Densidad in Situ

Permite efectuar el clculo de tensiones a una profundidad dada. Adems, permite efectuar el diseo de fundaciones, tanto superficiales como profundas. Se requiere para el diseo de estructuras de contencin.

Ensayos de SPT N N, el cual con correlaciones

Se puede realizar en suelos para



MECNICA DE SUELOS CCL2280 Penetracin permite la

obtencin de , D.R. y

otros parmetros de resistencia

obtener resistencia. Adems, mediante la NCh433 of 2010 permite realizar una clasificacin del tipo de suelo de fundacin.

Ensayos especiales

Ensayo de permeabilidad

Coeficiente de permeabilidad K

Efectuar anlisis de estabilidad hidrulica

5. (10pts) Proponga las recomendaciones tcnicas necesarias para efectuar adecuadamente la compactacin de cada una de las obras identificadas, sealando ensayos, procedimiento de ejecucin y control de calidad en terreno y/o laboratorio. Definir grado de compactacin a alcanzar Establecer mtodo y maquinaria de compactacin En caso de requerir relleno por sobreexcavacin, se deber especificar caractersticas del material: granulometra, lmites, peso especfico de los slidos, densidad de compactacin. Definir ensayos de control de calidad durante la ejecucin y recepcin del sello de fundacin. Otros: contenido de humedad, sentido en que se recorre la escala de humedad, etc.

6. Comente si es aplicable o no, al diseo de muros pantalla y al diseo de puntales de acero (por separado), las siguientes leyes o teoras: (a) Ley de Terzaghi; (b) Ley de Coulomb; (c) Ley de Mohr-Coulomb; (d) Teora de Rankine de empuje de suelos; (e) Teora de Coulomb de empuje de suelos; (f) NCh433Of.96 Mod.2010 para el clculo de empujes; (g) Diagramas de Peck para entibaciones; (h) Modelos de Elementos Finitos (MEF); (i) Mtodo de diferencias finitas (MDF).

Diseo Muros Pantalla

Puntales de Acero

(a) Ley de Terzaghi SI se requiere conocer el nivel de tensiones del suelo en funcin de la profundidad. A partir de las tensiones verticales se puede conocer el

SI se requiere conocer el nivel de tensiones del suelo en funcin de la profundidad. A partir de las tensiones verticales se puede conocer el



MECNICA DE SUELOS CCL2280 esfuerzo horizontal, integrando dicho valor, se obtiene el empuje

esfuerzo horizontal, integrando dicho valor, se obtiene el empuje

(b) Ley de Coulomb SI la resistencia al deslizamiento en la base del muro est dada por la teora de resistencia al corte definida por Coulomb

SI la resistencia al arranque en la pared de la excavacin est dada por la teora de resistencia al corte definida por Coulomb

(c) Ley de Mohr-Coulomb SI a partir de esta teora se puede obtener el empuje del terreno sobre una pared vertical, conociendo los esfuerzos principales en el plano de falla y momento de falla

SI a partir de esta teora se puede obtener el empuje del terreno sobre una pared vertical, conociendo los esfuerzos principales en el plano de falla y momento de falla

(d) Teora de Rankine de empuje de suelos

SI se cumplen las hiptesis de: coronamiento horizontal, trasds vertical y no existe roce entre trasds-suelo. El estado activo y pasivo de Rankine se desarrollar en el momento de la excavacin

NO es para el clculo de empujes sobre estructuras de contencin

(e) Teora de Coulomb de empuje de suelos

NO fallan las hiptesis de rozamiento trasds-suelo, trasds vertical y coronamiento horizontal

NO es para el clculo de empujes sobre estructuras de contencin

(f) NCh433Of.96 Mod.2010 para el

Si aplica a estructuras

NO es para el clculo de



MECNICA DE SUELOS CCL2280 clculo de empujes sometidas a

empujes geostticos, con una distribucin de empujes rectangular para el diseo ssmico

empujes sobre estructuras de contencin

(g) Diagramas de Peck para entibaciones

No aplica al diseo de entibaciones

SI Tienen un uso directo en la determinacin de la forma de distribucin de los esfuerzos horizontales sobre la pared de una excavacin, la teora se aplica en funcin del tipo de suelo propenso a desmoronarse durante la construccin, ya sea para las arenas presentes. Su funcin principal es indicar la ubicacin de las reacciones principales para el diseo de puntales. Si Aplica

(h) Modelos de Elementos Finitos (MEF)

SI mtodos actuales de diseo que consideran la interaccin suelo-estructura


(i) Mtodo de diferencias finitas (MDF).






7. (20pts) Elabore un mapa conceptual (esquema) de la campaa de reconocimiento del terreno, que se requiere para la obtencin de los ensayos identificados en el punto 4.

Previamente:

- Recopilar informacin - Analizar informacin disponible - Planificar el mtodo de reconocimiento - Definir el tipo de investigacin (exploratoria o detallada)

Se debe definir: - Mtodo de reconocimiento sondajes, calicatas, pozos. - Cantidad de puntos de exploracin - Profundidad de los puntos de exploracin - Ubicacin en planta de los puntos de exploracin - Profundidad del NF - Seleccin de estrato competente - Toma de muestras (alteradas o inalteradas) - Ensayos a ejecutar en terreno y en laboratorio

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