TEMA 7 EXCAVACIONES Y ESTRUCTURAS DE RETENCION
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UNIVERSIDAD AUTONOMA DE TAMAULIPAS
FACULTAD DE INGENIERIA “ARTURO NARRO SILLER”
DIVISION DE POSTGRADOMAESTRIA EN CONSTRUCCION
MATERIA:GEOTECNIA APLICADA A LA CONSTRUCCION
CATEDRATICO:ING. VICTOR GONZALEZ SALDIERNA
PRIMER SEMESTRE
TEMA 7.
EXCAVACIÓN Y ELEMENTOS DE RETENCIÓN
FEBRERO 2011
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DEFINICION Y TIPOS.
Los Elementos de Retencion: Son muros diseñados con el propósito de mantener una diferencia de niveles de un suelo a ambos lados del muro.
Los elementos de soporte se dividen en dos tipos: rígidos y flexibles.
1- Los rígidos son denominados como muros, los cuales pueden ser de mampostería ó de concreto, ya sea simple o reforzado.
2- Los flexibles son las tablestacas, las cuales comúnmente son de acero.
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ESTRUCTURAS RIGIDAS.
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ESTRUCTURAS FLEXIBLES
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Corona
Muro
Pie De Muro
Sup. Natural
Sup. Horizontal
Relleno RespaldoFrente
Nomenclatura Usual Del Muro
Base
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ALGUNOS EJEMPLOS DE USO.
Corte
Relleno
Seccion en Balcon para un Camino o Ferrocarril
Relleno
Estribo de Retención
Relleno Artificial
Terraplen para un Camino o Ferrocarril
Lecho de Un Canal En Corte
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Para Almecenamiento de Granos
Granos
Tablaestaca
Suelo
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TABLAESTACADO DE ACERO
MURO DE CONTENCION DE CONCRETO ARMADO
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FUERZAS QUE INTERVIENEN EN EL CALCULO DE UN MURO DE RETENCION El peso propio del muro La presión del relleno contra el respaldo del
muro La presión del relleno contra el frente del
muro Las fuerza de filtración y otras debido al
agua Las subpresiones Las sobrecargas actuantes en la superficie
del relleno (concentrada, lineal y uniforme) La componente normal de las presiones
actuando en la cimentación La componente horizontal de las presiones
sobre la cimentación Las vibraciones El impacto de las fuerzas Los temblores Expansión del relleno debido a cambios de
humedad
FV
FH
EA
E1
WM1
WM2WM3
NAF
'
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Lib
ro d
e F
un
dam
en
tos
de In
gen
ieri
a G
eoté
cnic
a -
Bra
ja M
. D
as.
Pag
. 2
93
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Libro de Fundamentos de Ingenieria Geotécnica - Braja M. Das. Pag. 294
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Libro de Fundamentos de Ingenieria Geotécnica - Braja M. Das. Pag. 295
Lib
ro d
e F
un
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en
tos
de In
gen
ieri
a G
eoté
cnic
a -
Bra
ja M
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Pag
. 2
94
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TEORIA DE RANKINEEQUILIBRIO PLASTICO:
ESTADO ACTIVO DE RANKIE. (Ka) sin cohesion (c=o)
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ESTADO PASIVO DE RANKIE. (Kp)
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EJEMPLO: DETERMINE EL VALOR DEL EMPUJE QUE SE EJERCE SOBRE EL MURO POR EL RELLENO, ASÍ COMO EL PUNTO DE APLICACIÓN DEL MISMO.
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SUELO SIN COHESION PARCIALMENTE SUMERGIDO SOPORTANDO SOBRECARGA
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SUELO COHESIVO PARCIALMENTE SUMERGIDO SOPORTANDO SOBRECARGA
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EJEMPLO 2: DETERMINE EL VALOR DEL EMPUJE QUE SE EJERCE SOBRE EL MURO POR EL RELLENO-SOBRECARGADA, ASÍ COMO EL PUNTO DE APLICACIÓN DEL MISMO.
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CASO ACTIVO
TEORIA DE COULOMB…
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CASO PASIVO
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METODO SEMIEMPIRICO DE TERZAGHI Limitado en muros cuya altura no sea mayor de 7.00 m Clasifica 5 tipos de material (Rellenos) Condiciones de geometría de relleno Tipos de carga Determinación de presiones y empujes, horizontal y vertical
Procedimiento: 1. Encasillar el tipo de relleno a utilizar.
Suelo granular grueso sin finos (GW, GP, SW y SP) Suelo granular grueso, con finos limosos (GW-GM, GP-
GM, SW-SM y SP-SM) Suelo Residual con bloques de piedra, arenas, finos y
finos arcillosos en cantidades apreciables Arcillas blandas plásticas, limos orgánicos y arcillas
limosas (CL, CH, ML, MH > CL-ML, CH-MH) Fragmentos de arcilla dura o medianamente dura
protegidas de modo que el agua no penetre en ella (“CH”)<<No deseable>>
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Cubre 4 aspectos de condiciones geométricas (relleno y sobrecarga)
I. La superficie de relleno es plana o inclinada y sin sobrecarga alguna
h
Ev = 1/2 Kv H²
Eh = 1/2 Kh H²
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II. La superficie del relleno es inclinado a partir de la corona del muro hasta cierto nivel en que se torna horizontal.
Eh = 1/2 Kh H²
Ev = 1/2 Kv H²
H1
H
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III. Superficie del relleno es horizontal y sobre ella actúa una sobrecarga uniformemente distribuida.
q
Eq = Cq H
P = Cq
Donde C es una constante que depende del tipo de relleno
Tipo de Relleno Valor de C
0.27I0.30II
1.000.39
IVIII
1.00V
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IV. La sobrecarga es lineal uniformemente distribuida
40°
60°
q'
W = q/ab
a
b
Eq' = Cq'
Yq'
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Ejemplo:Determine la estabilidad del siguiente muro, contra volteo y desplazamiento.
0.30
q = 4.00 T/m²
= 1.80 T/m³
C = 4.00 T/m² = 30°= 2.40 T/m³
2.80 m
1.20 m
0.50 m
H = 5.00 m
0.30 m
Relleno Tipo II= 1.70 T/m³
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OTRAS ESTRUCTURAS COMO SOPORTE DE EXCAVACION
ADEMES
Se trata ahora del caso de obras de ademado provisional, que se ejecutan en excavaciones.
Para garantizar la estabilidad de las paredes durante el tiempo necesario para la construcción. Por lo general estos ademes de madera o de una combinación de elementos de madera y elementos de acero y solamente en casos hasta cierto punto excepcionales se justifica construirlos totalmente de acero.
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PuntalPuntal
Duela
Larguero
Perfil de sección I
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ENVOLVENTES PRACTICAS DE PRESIÓN (TERZAGHY)
Puntales
a
b
c
e d
0.8 PA Cos
0.6 H
0.2 H
0.2 H
H
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EJEMPLO:CALCULAR LA FUERZA QUE SE GENERA EN LOS PUNTALES, PROPONIENDO SU SEPARACIÓN EN UN SUELO CUYA IDENTIFICACIÓN Y CLASIFICACIÓN ES UNA ARENA FINA Y SUELTA.