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TABLESTACAS Los tablestacados son paredes formadas por tablones unidos por travesaños y terminados en punta que se hincan en el terreno. Para evitar el desplazamiento que los empujes pueden ocasionar sobre el tablestacado se unen mediante costillas de perfiles laminados o con las puntas ensambladas como anteriormente indicábamos al referirnos alas ataguías. El fin primordial de las tablestacas es asegurar las paredes contra los desprendimientos antes de iniciarse la excavación, cuando, por alguna razón exista agua subterránea en el lugar de la obra. Las tablestacas puede estar hecho de acero, madera o concreto reforzado, pero el acero es el más utilizado. Mientras las tablestacas prefabricadas de hormigón armado ahora se utilizan rara vez, ha habido recientemente un uso en-arrugado de hormigón en forma de muros pantalla de hormigón colocados bajo bentonita suspensión. Secciones de las Tablestacas de Acero El tablestacado de acero se puede considerar como un desarrollo de tablestacas de madera. Los primeros intentos de encontrar un sustituto para la madera se hicieron en el siglo XIX, cuando se produjeron las secciones servales de chapa de hierro fundido acumulación. La fragilidad del hierro fundido era evidente como un material no satisfactorio para pilotes, hasta que las secciones de acero laminado se produjeron al principio del presente siglo. Las primeras secciones de acero exitosos emplean enclavamientos remachados, pero con la mejora de las técnicas de laminación mejores secciones más adelante fueron fabricados Algunos ejemplos de estos antes, ahora secciones obsoletos.

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Tablestacas

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TABLESTACAS

Los tablestacados son paredes formadas por tablones unidos por travesaños y terminados en punta que se hincan en el terreno. Para evitar el desplazamiento que los empujes pueden ocasionar sobre el tablestacado se unen mediante costillas de perfiles laminados o con las puntas ensambladas como anteriormente indicábamos al referirnos alas ataguías.

El fin primordial de las tablestacas es asegurar las paredes contra los desprendimientos antes de iniciarse la excavación, cuando, por alguna razón exista agua subterránea en el lugar de la obra. 

Las tablestacas puede estar hecho de acero, madera o concreto reforzado, pero el acero es el más utilizado. Mientras las tablestacas prefabricadas de hormigón armado ahora se utilizan rara vez, ha habido recientemente un uso en-arrugado de hormigón en forma de muros pantalla de hormigón colocados bajo bentonita suspensión.

Secciones de las Tablestacas de Acero

El tablestacado de acero se puede considerar como un desarrollo de tablestacas de madera. Los primeros intentos de encontrar un sustituto para la madera se hicieron en el siglo XIX, cuando se produjeron las secciones servales de chapa de hierro fundido acumulación.

La fragilidad del hierro fundido era evidente como un material no satisfactorio para pilotes, hasta que las secciones de acero laminado se produjeron al principio del presente siglo. Las primeras secciones de acero exitosos emplean enclavamientos remachados, pero con la mejora de las técnicas de laminación mejores secciones más adelante fueron fabricados Algunos ejemplos de estos antes, ahora secciones obsoletos.

Eficiencia de las Secciones

Ciertos ha existido controversia en los últimos años con respecto a la diferencia en el comportamiento de las secciones Z y U.

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En los Estados Unidos ha sido la práctica de utilizar sólo la cantidad de módulos resistentes individual de secciones tipo U, debido a las grandes distancias de bloqueo, mientras que la práctica Europa de sub-secciones ha asumido, con algunas excepciones, puesto que la totalidad de la pared actúa como si no hubiese deslizamiento cortante y podría tener lugar en los enclavamientos ubicados un eje neutro de la sección.

Es interesante sin embargo, hay tener en cuenta una tendencia mundial hacia el uso de la sección Z en muchos países. Al mismo tiempo en los últimos años las mejoras en las prácticas de laminación han permitido la producción de secciones más eficientes, donde la eficacia se define como la relación de módulo de sección por pie de pared para el costo de la acumulación por pie cuadrado de pared.

La mejora de la eficiencia resulta principalmente de la utilización de secciones más amplias con una cierta reducción en el espesor. Existen límites prácticos a mucho mayor progreso en esta dirección, pero un aumento adicional de la eficiencia relativa es ahora alcanzar mediante la función de mejor calidad.

Características Significativas

Tres características importantes que se dan en las tablestacas y sus particulares ventajas, son:

1) El enclavamiento sirve para conectar las pilas para formar una pared continua, de haber sido roscadas las pilas en uno al otro durante el proceso de instalación. El enclavamiento es positivo y fuerte, y hay poca posibilidad de una pila se salga de su posición, excepto en casos muy raros. El acabado de la pared, referente a su aspecto es satisfactoria.

El enclavamiento está completamente conectado del suelo y también es suficientemente estanco para todos los propósitos prácticos. Sólo una pequeña desviación angular entre una pila y la siguiente es posible con Estructuras de la Tablestaca 4 secciones normales de tablestacas y pueden variar dependiendo de la marca particular de apilamiento.

2) La forma de la pila en sección transversal está diseñada para hacer la pared de apilamiento capaz de resistir la flexión como si se tratara de una serie de vigas verticales conectadas entre sí.

Las partes de metal están en la parte delantera y la parte posterior de la pared, es decir, los intervalos, son equivalentes a las bridas de un acero laminado en forma de I y proporcionar la mayor parte de la resistencia a la flexión de la sección, mientras que las porciones transversales, o las bandas , que conectan las bridas son lo contrario, son similares a la red de acero en forma de I y sirven para resistir las fuerzas de corte tanto como para mayores resistencias de flexión y para las tablestacas de mayor profundidad total y con mayor grosor del metal en las bridas.

Sin embargo, aparte de resistencia a la flexión, la sección debe ser también capaz de ser impulsado en el suelo a la profundidad requerida y la forma de la sección transversal rígida proporciona para este propósito.

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3) El material de que las pilas de acero están hechas les permite soportar golpes de martillo pesado durante la instalación. La cantidad de resistencia del suelo que hay que superar en la conducción va a determinar la cantidad de acero en la sección transversal, así como la calidad del acero de la que se fabricarán los pilotes. El acero también permite una alta resistencia de flexión al ser colocado en una pequeña cantidad de área de la sección transversal.

En consecuencia, mayores penetraciones se puede conseguir que en el caso con hormigón o madera tablestacas cuyas áreas en sección transversal son comparativamente mucho más grande. Además, para una resistencia a la flexión dado una tablestaca de acero es más ligera en peso que cualquier otro tipo, y dos ventajas importantes surgen de esto: el transporte de las pilas y su manejo en la posición de conducción es más simple y menos costoso, y relativamente con un martillo más ligero se puede utilizar para lograr la misma tasa de penetración.

A. El caso más comúnmente encontrado es aquel en el que sólo hay un nivel muy pequeño diferencial de agua en ambos lados de las aplicaciones de puerto mientras que en una de las aplicaciones se utiliza una sola línea de pilotes, muchos otros como muelles rompeolas, dos líneas paralelas de que o tablestacas están ancladas entre sí y forman de hecho una estructura de doble pared.

B. Esta condición menos habitual, pero importante, cubre los casos en los que existe un alto nivel de agua del diferencial a través de dos lados de la hoja de apilamiento, que se produce, por ejemplo, donde la acumulación es utilizado para formar las paredes de un dique seco, un bloqueo, los sótanos de los edificios, u otras estructuras subterráneas tales como cámaras de bombeo.

El tablestacado sirve como soporte temporal durante la construcción y las paredes como permanentes de la estructura. Mientras que el habitual de los métodos de anclaje área de distribución, se hace referencia a continuación, son aplicables a las estructuras tales como paredes dique seco, en el caso de construcción de sótanos y en ocasiones como la que es práctica para el uso planta baja o plantas inferiores a puntal de las paredes de separación. Para

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una cámara subterránea circular, largueros en anillo de compresión son la forma ideal de apoyo en todas las estructuras en esta categoría es importante tener en cuenta el efecto de la presión del agua en la base de elevación tablestaca.

C. Entre otros usos permanentes de tablestacas son paredes del suelo para ayudar en la prevención de la filtración o el flujo de agua debajo de las estructuras. Ejemplos de ello son las paredes de corte por presas, diques, incluyendo suelos y muros de contención y control del agua presas, compuertas y diques. También puede ser usado como una protección contra los efectos de la socavación o erosión del suelo como en el dedo del pie con pilotes de paredes mar, pilares de puentes y pilares y rompeolas de hormigón en masa.

D. Los muros de contención de tipo Cantilever son probablemente menos comúnmente utilizados. En primer lugar son sólo económicos para paredes que tienen una altura no mayor de aproximadamente 10 a 14 pies. Aparte de esta restricción, las paredes en voladizo son más sensibles que los muros anclados a las variaciones en las condiciones del suelo y también están sujetas a deflexiones horizontales más grandes. Por lo tanto, son más apropiados para las estructuras temporales.

E. Muros anclados de gama media de alturas, dicen desde 15 pies hasta 40 pies o menos dependiendo del suelo y las condiciones del sitio, forman la mayor parte de la permanente de la hoja de acero uso acumulando. Por esta razón, las paredes de esta categoría especial se le dará mayor atención en las secciones siguientes de este capítulo que trata sobre el diseño y los detalles más muros de contención de esta categoría son compatibles con un sencillo sistema de largueros horizontales de acero a lo largo de la acumulación con tirantes de acero para transferir las cargas a los anclajes o DeadMen aislados. Estos pueden ser simples bloques de concreto, losas de hormigón armado vertical, o un grupo de 2 a 6 tablestacas cortos.

En algunos casos, vale la pena considerar tablestacas largas como anclajes con la parte de debajo de las varillas de unión que son de mayor longitud, que actúan como anclajes de los voladizos. En otros casos anclajes se construyen como paredes verticales continuos de hormigón o tablestacas. Las varillas de unión pueden ser rastrillado abruptamentedecir, a 45 ° con la horizontal y conectados a los anclajes del suelo. Alternativamente, el anclaje puede tomar la forma de H de acero pilas tensión rastrillo detrás de la acumulación a aproximadamente 45 y conectado directamente a los largueros. Tirantes horizontales también pueden estar conectados a los anclajes A-bastidor formado de hacia adelante y hacia atrás rastrillar cojinete y pilas de tensión con o sin un bloque sustancial de hormigón en las cabezas de estas pilas.

En algunos casos, vale la pena considerar tablestacas largas como anclajes con la parte de debajo de las varillas de unión que son de mayor longitud, que actúan como anclajes de los voladizos. En otros casos anclajes se construyen como paredes verticales continuos de hormigón o tablestacas. Las varillas de unión pueden ser rastrillado abruptamentedecir, a 45 ° con la horizontal y conectados a los anclajes del suelo. Alternativamente, el anclaje puede tomar la forma de H de acero pilas tensión rastrillo detrás de la acumulación a aproximadamente 45 y conectado directamente a los largueros. Tirantes horizontales también pueden estar conectados a los anclajes A-bastidor formado de hacia adelante y hacia atrás

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rastrillar cojinete y pilas de tensión con o sin un bloque sustancial de hormigón en las cabezas de estas pilas.

Por lo tanto, las paredes de este tipo se utilizan en la construcción de un muro convencional no es posible suponga problemas especiales. Así pues, hay varias circunstancias en las que deben ser considerados para aliviar plataformas de: (1) donde la existencia de suelo sin adecuada impide el uso de anclajes convencionales, (2) cuando no hay suficiente espacio para los tirantes ordinarias y anclajes (3) donde hay grandes superloads o cargas de grúa o ferrocarril pistas, que requieren pilotes para apoyarlos.

PRINCIPIOS DE DISEÑO DE ASEGURADORES PARA PAREDES DE TABLESTACA

Dependiendo de la cantidad relativa de penetración de la acumulación por debajo de la línea de dragado final. El primer tipo se vuelve a preferidos como soporte gratuito-tierra y el segundo soporte en la tierra fija.

En el tipo de soporte gratuito en la tierra de la pared, que tiene una penetración menor que el segundo tipo, Se supone que la acumulación debe estar actuando como un haz vertical que abarca dos soportes, siendo estos el sistema de anclaje y el suelo en frente de la acumulación por debajo de la línea de draga. En el caso de apoyo-tierra fija el apilamiento tiene una mayor penetración en el suelo debajo de la línea de dragado, se supone que la acumulación se fija en la dirección en la parte inferior. La viga apoyada en la pared es entonces efectivamente equivalente a la fija en el extremo inferior.

1. Presión del suelo, momento de flexión y deflexión

Esquemas convencionales para la presión del suelo, momento de flexión y las condiciones de apoyo a tierra fija. El diagrama de red de la presión del suelo es la diferencia entre el total de gramos día pasivo y activo totales (línea discontinua). La cantidad T representa el anclaje es la fuerza de presión activo Estructuras de la Tablestaca 8 neto total que actúa sobre la resistencia, A la pared, y P es la fuerza pasiva neta total disponible debajo de la línea de dragado, mientras que Pr es una fuerza pasiva inversa en la parte inferior de la acumulación necesaria para la obtención "fijeza".

El diagrama de momentos corre muestra que la curvatura en algún lugar entre momento máximo empate (positivo) mientras que P es una fuerza pasiva inversa al correspondiente diagrama de momentos tiende muestra que la curvatura como máximo (positivo) en algún lugar entre el nivel de la barra de acoplamiento y la línea de dragado, con un momento máximo inverso (negativo) a cierta distancia por debajo de la línea de dragado. A punto de momento de flexión cero se producen una corta distancia por debajo de la línea de dragado, CP corresponde a la posición de presión equivalente a cero, momento de flexión y deflexión diagramas de forma gratuita- estabilización de tierras. Aquí las únicas fuerzas son T y P, como se menciona anteriormente, mientras que el diagrama de momento de flexión indica un máximo único positivo. Este momento es significativamente mayor que el momento para el apoyo-tierra fija para una pared de la misma altura en las mismas condiciones del suelo. La desviación del diagrama en este caso no tiene punto de apoyo.

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2. Soporte en tierra fija

Mientras una pared en determinado sitio y las condiciones del suelo en general se pueden diseñar ya sea de forma gratuita o de apoyo-la tierra fija, la experiencia ha demostrado que los resultados generales es más economía desde el diseño de la Tierra fija. Aunque se necesitan pilas más largas, el módulo de sección requerida o resistencia a la flexión de las pilas es menor, y las cargas de anclaje tienden a ser menores. Diseño fija la Tierra proporciona automáticamente la penetración suficiente para dar un factor de seguridad adecuado contra el movimiento hacia el exterior de las pilas debajo de la línea de dragado.

Sin embargo, en el caso de la libre-tierra apoyan una penetración adicional, más allá de que sólo es necesario para la estabilidad, que se requiere para proporcionar un factor de seguridad contra el movimiento hacia el exterior de la parte inferior de las pilas En consecuencia, la sección más tarde en los detalles de diseño se ocupará esencialmente de apoyo en tierra fija solamente. El diseño de apoyo libre Tierra podría, sin embargo, ser aplicable en casos tales como (a) cuando existen arcillas debajo de la línea de dragado o (b) cuando exista roca medio a, o cerca de, la línea de dragado para que las pilas no se puedan conducir lo suficiente para proporcionar fijeza.

3. Modos de Falla de las Tablestacas

Las cargas que se ejercen sobre los sistemas de tablestacas tienden a producir varios tipos de falla. De acuerdo al tipo de falla se deben evaluar las fuerzas que las producen y se deben seleccionar ciertos parámetros para prevenirlas. Los sistemas de falla más comunes son los siguientes (fig. 13.16):

• Falla por deslizamiento profundo. Esta falla afecta la totalidad de la masa del suelo incluyendo la tablestaca y es independiente de las características estructurales del muro. Su posibilidad se debe estudiar realizando un análisis de estabilidad del talud con falla profunda por debajo de la tablestaca. Generalmente, este tipo de falla no se remedia incrementando la profundidad de la tablestaca y se requiere implementar otras obras de estabilización como anclajes, drenajes, mejoramiento del suelo, etc.

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• Falla al volteo por profundidad insuficiente de la tablestaca. Las presiones laterales ejercidas por la tierra tienden a ejercer una rotación de la tablestaca. Esta falla puede prevenirse profundizando la tablestaca.

• Falla por falta de resistencia pasiva del pie de la tablestaca. Este tipo de falla ocurre para tablestacas ancladas por falta de profundidad de empotramiento y se resuelve profundizando la tablestaca.

• Falla estructural de la tablestaca. Estas fallas ocurren por exceso de esfuerzos de flexión o de cortante sobre la estructura de la tablestaca. Este tipo de falla se resuelve colocando una tablestaca estructuralmente capaz de soportar los esfuerzos internos.

Tablestaca Empotrada en Suelos Granulares

Se asume que la tablestaca rota como un cuerpo rígido alrededor de un punto en su longitud empotrada. Esta suposición implica que el muro está sujeto a una distribución de presión activa desde la corona del muro hasta un punto llamado punto de transición cerca al punto de desplazamiento cero. Así mismo, se considera que la distribución de la presión de diseño varía linealmente como se indica en la figura 13.7. Las tablestacas empotradas en suelos granulares, sin anclaje, se diseñan por los métodos de soporte fijo.

Los métodos de soporte fijo (“Fixed Earth Support”) son los más utilizados en los Estados Unidos. El diagrama de presiones, como se indicó anteriormente, presenta un cambio en la magnitud y dirección de las fuerzas pasivas en el extremo inferior de la tablestaca.

El análisis consiste en determinar la profundidad del empotramiento para garantizar la estabilidad del sistema. Una vez se determina la profundidad de empotramiento requerida, se aumenta en un 30% para garantizar un factor de seguridad adecuado (King, 1995).

Movimiento lineal de la capa

Tabla 13.2 Valores aproximados de penetración requerida de una tablestaca.

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PASOS PARA EL DISEÑO DE UNA TABLESTACA

El procedimiento para obtener el diagrama de presiones sobre una tablestaca que permita realizar el diseño puede resumirse en los siguientes:

Paso 1. Asuma una profundidad de penetración de la tablestaca, la cual puede obtenerse como una correlación de la altura teniendo en cuenta la resistencia del suelo.

Paso 2. Calcule Ka y Kp, criterios de Rankine o de Coulomb

Paso 3. Calcule p1 y p2. L1 y L2 deben estar definidas previamente.

Paso 4. Calcule L3

Paso 5. Calcule P total activo, sumando los diagramas de presiones.

Paso 6. Calcule z (El centro de presión del área ACDE) tomando momentos respecto a E.

Paso 7. Calcule p5.

Paso 8. Calcule A1, A2, A3, A4 Transición Presión Neta activa Presión Neta pasiva Límite inferior del muro.

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Paso 9. Resuelva la ecuación siguiente por tanteos para determinar L4.

Paso 10. Calcule p4.

Paso 11. Calcule p3.

Paso 12. Obtenga L5.

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Paso 13. Dibuje el diagrama de distribución de presiones como el que se muestra en la figura 7.8.

Paso 14. Obtenga la profundidad teórica de penetración L3 + L4. La profundidad real de penetración se debe incrementar entre 20% y 30%.

CÁLCULO DEL MOMENTO SOBRE LA TABLESTACA

La variación del momento de flexión en una tablestaca en voladizo se muestra en la figura 13.8. El momento máximo ocurre entre los puntos E y F´. Para obtener el momento máximo (Mmax) por unidad de longitud de tablestaca se requiere la determinación del punto con fuerza cortante cero.

Una vez determinado el punto de fuerza cortante nula (punto F´ en la figura 7.8), la magnitud del momento máximo se obtiene como:

TABLESTACA EMPOTRADA EN SUELOS COHESIVOS

En el caso de tablestacas empotradas en mantos de arcilla, el diagrama de presiones es diferente al de las tablestacas en suelos granulares. La diferencia entre los diagramas se muestra en la figura 13.9..

Procedimiento para calcular la profundidad requerida de empotramiento para una tablestaca en suelo arcilloso:

Paso 1. Asuma una profundidad de penetración de la tablestaca, la cual puede obtenerse como una correlación de la altura teniendo en cuenta la resistencia del suelo.

Paso 2. Calcule para el suelo granular.

Paso 3. Obtenga P1 y P2.

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Paso 4. Calcule P1 y z1.

Paso 5. Use la ecuación siguiente para obtener el valor teórico de D..

Paso 6. Calcule L4.

Paso 7. Calcule P6 y P7.

Paso 8. Dibuje el diagrama de distribución de presiones como se muestra en la figura 13.10.

Paso 9. La profundidad real de penetración es:

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Tablestacas Ancladas

Es muy común que las tablestacas tengan un anclaje en su sección en voladizo. En ese caso generalmente se supone que el empotramiento no es fijo, aunque existen las dos formas de cálculo.

Si suponemos que el empotramiento inferior es fijo, el diagrama de momentos es diferente si el empotramiento es libre (Figuras 13.11 y 13.12). En las figuras 13.13 y 13.14 se muestran los diagramas de presiones para una tablestaca anclada empotrada en suelos granulares y para el caso de suelos arcillosos, suponiendo el empotramiento libre.

En lo referente al anclaje, éste puede ser horizontal, con un muerto o bloque de soporte en su extremo, o puede ser inclinado perforando y tensionando un ancla con un bulbo inyectado. Si se utiliza un anclaje pretensado el ángulo de inclinación con la horizontal es de mínimo 1.50 y se genera una fuerza inclinada sobre la tablestaca, la cual presenta componentes horizontales y verticales.

La importancia radica en que las propiedades de la tablestaca y las propiedades esfuerzo-deformación del suelo se pueden utilizar en forma conjunta. En la práctica el sistema consiste en la colocación de una serie de resortes entre la tablestaca y el suelo para simular la interacción suelo-estructura. Igualmente, si el desplazamiento es cero, se presentarían presiones de reposo y de acuerdo a la magnitud de las deformaciones y su sentido, se obtienen los esfuerzos activos y pasivos.

El sistema de elementos finitos es uno de los más utilizados actualmente para el diseño de tablestacas. Su gran ventaja consiste en que analiza el comportamiento esfuerzo-deformación y tiene en cuenta la flexibilidad de la tablestaca. Esto evita los errores debidos a la sobresimplificación de los sistemas de presiones de tierra explicados anteriormente. El análisis de tablestacas utilizando elementos finitos permite determinar con mayor precisión los esfuerzos y momentos sobre la estructura de la tablestaca.

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