Manual de Programas GEO5
para ingenieros
Manual de Programas GEO5 para ingenieros
Capítulo 1. Configuración de análisis y administrador de configuración ... 2
Capítulo 2. Diseño de Muro en voladizo ... 9
Capítulo 3. Verificación de muro de gravedad ... 20
Capítulo 4. Diseño muro de contención no anclados ... 29
Capítulo 5. Diseño de muro de contención anclado ... 36
Capítulo 6. Verificación del muro de contención con una fila de anclajes ... 41
Capítulo 7. Verificación del muro con múltiples anclajes ... 51
Capítulo 8. Análisis de estabilidad de taludes ... 64
Capítulo 9. Estabilidad de la pendiente con muro de contención ... 74
Capítulo 10. Diseño de geometría de zapata ... 84
Capítulo 11. Asiento de Zapatas ... 90
Introducción
El manual del ingeniero es el nuevo material de educación del software GEO5. Se desarrolló debido a las consultas hotlines y a las preguntas frecuentes de los usuarios. El objetivo de cada capítulo es el de explicar como resolver problemas de ingeniería concretos utilizando el software GEO5.
Cada capítulo está dividido en varias secciones: Introducción – Introducción teórica al problema
Asignación – Se describe el problema con todos los datos de entrada necesarios para resolver el problema en el programa seleccionado
Solución – En esta sección, el problema se resuelve paso a paso
Conclusión – Resultados del problema y verificación final de la construcción. Indica si la estructura es satisfactoria o no y si es necesario realizar alguna modificación.
En cada capítulo también encontrará notas, las cuales explicar el problema en general y enlaces a otros materiales.
El material básico de educación del conjunto de software GEO5 (de FINE s.r.o.) son:
Ayuda contextual – Explica las funciones del programa en detalle
Video tutoriales – Muestra el trabajo básico con los programas y su uso efectivo.
Manual del ingeniero – explica como resolver problemas de ingeniería concretos.
Manuales de verificación- Verifica los resultados comparando los programas con el cálculo manual y otros programas
El primer capítulo explica como configurara los estándares y elegir el método de análisis, lo cuál es igual en todos los programas GEO5. En los próximos capítulos con el estándar seleccionado se verificará la construcción.
Capítulo 1. Configuración de análisis y administrador de configuración
Este capítulo explica el uso correcto del administrador de análisis y sirve para elegir estándares, factores parciales y metodología de verificación. Es el paso básico para todos los programas GEO5. Introducción
El software GEO5 se utiliza en 90 países del mundo. Las tareas de ingeniería para probar que una construcción en segura y bien diseñada, son las mismas en todos lados.
Las características básicas de las estructuras (ej. Geometría del muro, terreno, ubicación de anclajes, etc.) son las mismas alrededor de todo el mundo; Lo que es diferente es la forma de probar que una construcción es segura y la teoría de análisis. Muchas teorías nuevas y factores parciales de análisis lideran la entrada de una amplia cantidad de datos y programas complicados. El administrador de configuración se creo en GEO5 versión 15 para simplificar este proceso.
En el administrador de configuración están definidos los parámetros de entrada, incluyendo estándares, métodos y coeficientes para el país correspondiente. La idea es que cada usuario entienda la configuración definida en el programa (o defina una nueva configuración de análisis), la cual el usuario luego utilizará en su trabajo. Al administrador de configuración y al editor de configuración el usuario irá luego solo ocasionalmente.
Asignación:
Realice un análisis de un muro de gravedad según la imagen debajo por vuelco y desplazamiento según los siguientes estándares y procedimientos
1) CSN 73 0037 2) EN 1997 – DA1 3) EN 1997 – DA2 4) EN 1997 – DA3
Esquema del análisis del muro de gravedad
Solución
Primero, ingrese los datos sobre la construcción y las condiciones geológicas en el cuadro: „Geometría” „Suelos” y „Asignar”. Ignore los otros cuadros porque en este ejemplo no son de importancia.
Tabla con parámetros de suelo Suelo (Clasificación de suelo) Unidad de peso
3
m
kN
Ángulo de fricción interna
ef
Cohesión del suelo
kPa
c
ef Ángulo de fricción estructura – suelo
MG – Limo-Gravoso , consistencia firme 19,0 30,0 0 15,0En el cuadro „Asignar“, el primer suelo se asigna automáticamente a la capa o capas. Esto puede cambiarse cuando sea necesario.
Cuando la entrada básica de la construcción está terminada, podemos elegir los estándares, y luego finalmente ejecutar el análisis del muro de gravedad.
En el cuadro „Configuración” hacer click sobre el botón „Seleccionar” y elija el número 8 – „República Checa – antiguos estándares CSN (73 1001, 73 1002, 73 0037)“
Cuadro “Lista de configuraciones”
Nota: la vista de esta ventana depende de los estándares activos en el administrador de configuración – puede encontrar más información en la ayuda del programa (presione F1). Si la configuración que usted desea utilizar no está en la lista que aparece en el cuadro „Lista de configuraciones“, usted podrá activar la misma en el administrador de configuración.
Ahora, abra el cuadro „Verificación de equilibrio” y luego de analizar el ejemplo registre la utilización de la construcción (en el cuadro „Verificación de equilibrio“) - 53,1% resp. 66,5%.
Cuadro „Verificación de equilibrio“– resultados del análisis utilizando el estándar CSN 73 0037
Luego vuelva al cuadro „Configuración” y seleccione la opción número 3 – „Estándar – EN 1997 – DA1”
Cuadro „Lista de configuraciones
”
Nuevamente, vaya al cuadro „Verificación de equilibrio” y registre el resultado (55,6% y 74,7%) para EN 1997, DA1.
Cuadro „Verificación de equilibrio
”
- resultado del análisis para EN 1997, DA1Repita este proceso para la configuración número 4 - “Estándar – EN 1997 – DA2” y número 5 – “Estándar – EN 1997 – DA3”.
El análisis de utilización de la construcción es de (77,8% y 69,7%) para EN 1997, DA2 o (53,5% y 74,7%) para EN 1997, DA3.
La variante número 5 (análisis utilizando factores de seguridad) no es tan sencilla. En el cuadro „Configuración” seleccionar el botón „Editar”. Esto le mostrará la configuración de análisis actual. Cambie la metodología de verificación a „Factores de seguridad (ASD)“ y luego ingrese el factor de seguridad para vuelco y deslizamiento como 1.6
Presione OK y ejecute el análisis (69,0% y 77,1%).
Cuadro “Verificación de equilibrio” – Resultado de análisis para FS = 1.6
Si usted desea utilizar esta configuración más seguido, puede guardarla seleccionando „Agregar al administrador”, determine un nombre para la misma como se muestra debajo, y así la próxima vez que necesite utilizarla la encontrará como configuración estándar.
Cuadro “Añadir la configuración actual al Administrador”
Cuadro “Lista de configuraciones”
Verificación
Utilización de porcentajes con cada uno de los estándares
Vuelco deslizamiento 1) CSN 73 0037 53,1 66,5 2) EN 1997 – DA1 55,6 74,7 3) EN 1997 – DA2 77,8 69,7 4) EN 1997 – DA3 53,3 74,7 5) Factor de seguridad en FS=1.6 69,0 77,1
El análisis es satisfactorio utilizando cualquiera de los estándares de análisis seleccionados.
Nota: Este método simple puede utilizarse para comparar análisis de estructuras de retención y estabilidad. Cuando analizamos cimentaciones, la carga (dato de entrada básico) debe ser calculada según estándares relevantes. Esta es la razón por la cual no tiene sentido, comparar diseño de cimentaciones por varios estándares con el mismo valor de carga (valores nominales).
Capítulo 2. Diseño de Muro en voladizo
En este capítulo, se describe como diseñar un Muro en voladizo y su análisis. Asignación
Diseñe un muro en voladizo con altura 4,0 m y analice el mismo con el estándar EN 1997-1 (EC 7-1, Enfoque de diseño 1 – DA1). El terreno detrás de la estructura es horizontal. El nivel freático del agua es 2,00 metros de profundidad. Detrás de la estructura actúa una sobrecarga Franja con un largo de 0,5 metros y una magnitud de 10 kN/m2. El suelo de cimentación es MS- Limo arenoso,
consistencia firme,
S
r
0
,
8
, capacidad portante permitida 175kPa. El suelo detrás del muro es S-F –Arena de trazo fino, densidad de suelo medio.
El muro en voladizo será creado con refuerzo de hormigón de clase C 20/25.
Esquema del muro en voladizo - Asignación
Solución:
Para resolver este problema, utilizamos el programa de GEO5, Muro en voladizo, en el texto, se explica como resolver este ejemplo paso a paso.
En el cuadro „Configuración” haga click sobre el botón „Seleccionar” y luego elija el análisis Nro. 3 – „Estándar EN 1997 – DA1”.
Cuadro „Lista de configuraciones
”
En el cuadro „Geometría” elija la forma del muro e ingrese las dimensiones.
En el cuadro „Material” ingrese el material del muro
Cuadro “Material” – entrada de las características del material de la estructura
Luego, defina los parámetros de suelo seleccionando el botón „Añadir” en el cuadro „Suelos”. El tallo del muro es normalmente analizado por presión en reposo. Para presión en reposo seleccione „Sin cohesión” / “Granular”.
Nota: Las magnitudes de las presiones activas dependen también de la fricción entre la estructura y el suelo. El ángulo de fricción depende del material de la construcción y del ángulo de fricción interna del suelo – normalmente se ingresa en el intervalo
1
3
2
3
efTabla con parámetros del suelo
Suelo (clasificación de suelo) Perfil
m
Unidad de peso
3
m
kN
Ángulo de fricción interno
ef
Cohesión del suelo
kPa
c
ef Peso unitario de suelo saturado Ángulo de fricción estructura – suelo
S-F – Arena de trazos finos, densidad del suelomedia 0,0 – 4,0 17,5 28,0 0,0 18 18,5 MS – Limo arenoso , consistencia rígida,
8
,
0
rS
desde 4,0 18,0 26,5 30,0 18 17,5En el cuadro "Terreno" elegir la forma del terreno horizontal.
Cuadro “Terreno”
Las napas freáticas están a una profundidad de 2,0 metros. En el cuadro "Agua", seleccione el tipo de agua cerca de la estructura y sus parámetros
Cuadro “Agua
”
En el siguiente cuadro definir “Sobrecarga”. Aquí, seleccione una sobrecarga permanente y de tipo franja, sobre el terreno actuando como peso muerto.
Cuadro "Sobrecarga"
En el Cuadro "Resistencia del suelo" seleccione la forma del terreno al frente del muro y luego definir otros parámetros de resistencia en la cara frontal.
Cuadro "Resistencia del suelo"
Nota: En este caso, no consideramos la resistencia en la parte frontal, por lo que los resultados serán conservadores. La resistencia del suelo en la cara frontal depende de la calidad del suelo y el desplazamiento permisible de la estructura. Podemos considerar la presión en reposo para el suelo original, o un suelo bien compactado. Es posible considerar la presión pasiva si se permite el desplazamiento de la estructura. (Para más información, consulte Ayuda - F1)
Luego, en el cuadro "Configuración de etapa" seleccionar el tipo de situación de diseño. En este caso, será permanente. Además, puede seleccionar la presión que actúa sobre el muro. En nuestro caso, seleccionamos la presión activa siendo que el muro puede desplazarse.
Cuadro "Configuración de etapa"
Ahora, abrimos el cuadro "Verificación", donde se analizan los resultados de vuelco y deslizamiento del muro en voladizo.
Cuadro “Verificación de equilibrio
”
Nota: el botón „En detalle” en la sección derecha de la pantalla abre el cuadro de diálogo con información detallada sobre los resultados del análisis.
Resultado del análisis:
La verificación de deslizamiento no es satisfactoria, la utilización de la estructura es:
Vuelco: 52,8 %
M
vzd
208
,
33
M
kl
109
,
97
[kNm/m] ACEPTABLE. Deslizamiento: 124,6 %
H
vzd
65
,
78
H
pos
81
,
94
[kN/m] INACEPTABLE.Ahora tenemos varias posibilidades para mejorar nuestro diseño. Por ejemplo, podemos: - Utilizar un mejor suelo detrás del muro
- Anclar la base
- Aumentar la fricción inclinando la base de cimentación - Anclar el espolón
Estos cambios podrían ser económica y técnicamente complicados, por lo que debería elegir la alternativa más fácil. La forma más eficiente es cambiar la forma del muro e ingresar un salto
Cambio del diseño: Cambiar la geometría del muro
Ejecuto el cuadro „Geometría” y cambie la forma del muro en voladizo. Para aumentar la resistencia contra deslizamiento ingresamos un salto base.
Cuadro „Geometría
”
(cambio de dimensiones en el muro en voladizo)Nota: un salto base es normalmente analizado como un base de cimentación inclinada. Si la influencia en el salto base se considera como resistencia de la cara frontal, entonces el programa lo analiza con una base de cimentación recta, pero la resistencia en la cara frontal de la construcción es analizada hasta la profundidad de la parte baja del salto de la base (para más información diríjase a la AYUDA – F1)
Cuadro „Verificación de equilibrio
”
Ahora, tanto el análisis de vuelco como deslizamiento es ACEPTABLE
Luego, en el cuadro „Verificación de Cap. Portante”, se lleva a cabo el análisis para el diseño de capacidad portante suelo de cimentación 175kPa.
Nota: En este caso, analizamos la capacidad portante del suelo de cimentación en un valor de entrada, el cual podemos obtener de una encuesta geológica, de estándares resp. Estos valores son norma y conservativamente altos, por lo que generalmente es mejor analizar la capacidad portante de suelos de cimentación con el programa „Zapata” que toma en cuenta otras influencias como la inclinación de carga, profundidad de cimentación, etc.
Luego, en el cuadro „Verificación del muro” elegimos verificación del espolón del muro. Diseñar el refuerzo principal dentro del espolón - 6 pcs. Ø 12 mm, el cual satisface el punto de capacidad portante de todos los principios de diseño.
Cuadro „Verificación del muro
”
Luego, abra el cuadro „Verificación de Est. de taludes” y analice la estabilidad global del muro. En nuestro caso, utilizaremos el método „Bishop”, el cual devuelve resultados conservadores. Realice el análisis con optimización de superficie de deslizamiento circular y luego abandone el programa presionando el botón „OK”. Los resultados o imágenes se mostrarán en el reporte del análisis de programa „Muro en voladizo”.
Programa „Estabilidad de taludes
”
Conclusión/ Resultados del análisis – Capacidad portante: Vuelco: 49,5 %
M
vzd
218
,
52
M
kl
108
,
16
[kNm/m] ACEPTABLE Deslizamiento: 64,9 %
H
vzd
99
,
27
H
pos
64
,
47
[kN/m] ACEPTABLE Capacidad portante: 86,3
R
d
151
,
06
175
,
00
[kPa] ACEPTABLE Verif. del espolón del muro: 81,5 %
M
Rd
104
,
13
M
Ed
84
,
88
[kN·m] ACEPTABLE Estabilidad global: 40,8 % Método – Bishop (optimización) ACEPTABLE
Capítulo 3. Verificación de muro de gravedad
En este capítulo se lleva acabo el análisis para un muro de gravedad existente para situaciones de diseño permanente o accidental. Se explican además las etapas de construcción
Asignación
Utilizando el estándar EN 1997-1 (CE 7-1, DA2), analizamos la estabilidad, vuelco y deslizamiento de un muro de gravedad existente.
El tráfico de carretera actúa en el muro con una magnitud de 10 kPa. Consultar la posibilidad de instalar la barrera en la parte superior del muro. Una carga accidental de choque automovilístico es considerado como 50 kN / m y actúa horizontalmente a 1,0 m. Las dimensiones y la forma del muro de hormigón se pueden ver en la siguiente imagen. La inclinación del terreno detrás de la construcción es
10
, el suelo de cimentación se compone de arena limosa. El ángulo de fricciónentre el suelo y el muro es de
18
La determinación de la capacidad portante y la verificación del muro no son parte de esta tarea. En este análisis consideramos los parámetros efectivos del suelo.
Esquema del muro de gravedad- asignación
Solución
Para analizar esta tarea, utilice el programa GEO5 - Muro de gravedad. En este texto, vamos a describir los pasos del análisis de este ejemplo en dos etapas de construcción.
Etapa de construcción - Análisis de impacto del vehículo en la barrera en la parte superior del muro.
Entrada básica: Etapa 1
En el cuadro de "Configuración", haga clic en "Seleccionar" y elegir Nro. 4 - "Estándar - ES 1997 - DA2".
Cuadro „Lista de configuración"
Luego, en el cuadro „Geometría" seleccione la forma del muro de gravedad y defina los parámetros.
Cuadro „Geometría"
En el siguiente paso, ingresamos el material del muro y el perfil geológico. La unidad de peso del
muro es 3
24
kN
m
. El muro es de hormigón C 12/15 y de acero B500. A continuación, se definen los parámetros de suelo y lo asignamos a los perfiles.Cuadro “Material”
Tabla con los parámetros de suelo
Suelo (Clasificación de suelo) Unidad de peso
3
m
kN
Ángulo de fricción interna
ef
Cohesión del suelo
kPa
c
ef Ángulo de fricción estructura - suelo
Suelo Peso unitario de suelo saturado MS – Limo arenoso , consistencia dura 18,0 26,5 12,0 18,0 Cohesivo 20Nota: La magnitud de la presión activa depende también de la fricción entre la estructura y el suelo en el ángulo "
ef3
2
3
1
". En este caso, cuando se analiza la presión de la tierra, se tiene encuenta la influencia de la fricción entre la estructura y el suelo con valor
ef3
2
(d
=
18
°
),. (Másinformación en AYUDA - F1).
En el cuadro "Terreno", seleccione la forma del terreno detrás del muro. Defina sus parámetros, en términos de longitud de terraplén y ángulo de inclinación, como se muestra a continuación.
Cuadro „Terreno"
En el siguiente cuadro, defina la "Sobrecarga". Ingrese el tipo de sobrecarga del tráfico de carretera como de „Franja" , con ubicación „sobre el terreno" , y como tipo de acción seleccione "Variable".
Cuadro „Nueva sobrecarga"
En el cuadro "Resistencia del suelo" seleccionar la forma del terreno delante del muro y definir los demás parámetros de resistencia a la cara frontal.
Cuadro „Resistencia del suelo"
Nota: En este caso, no se considera la resistencia en la cara frontal, por lo que los resultados serán conservadores. La resistencia en la cara frontal depende de la calidad del suelo y del desplazamiento permisible de la estructura. Consideramos la presión en reposo para el suelo original o suelo bien compactado. Es posible considerar la presión pasiva sólo si se permite el desplazamiento de la estructura. (Más información en AYUDA - F1).
En el cuadro "Configuración de etapa" seleccionar el tipo de situación de diseño. En la primera etapa de construcción, considere la situación de diseño "permanente".
Cuadro "Configuración de etapa"
Ahora abra el cuadro "Verificación de equilibrio", donde se analiza el muro de gravedad contra vuelco y deslizamiento.
Cuadro “Verificación – etapa 1”
Nota: El botón "En detalle" en la sección derecha de la pantalla abre cuadro de diálogo con información detallada sobre los resultados del análisis.
Cuadro „Verificación de Equilibrio (en detalle)”
Nota: Para los análisis basados en la norma EN-1997, el programa determina si la fuerza actúa favorable o desfavorablemente. Luego cada fuerza se multiplica por el coeficiente parcial correspondiente que se encuentran en el informe.
A continuación, seleccione el botón „Verificación de Est. de taludes" y se abre el módulo correspondiente para analizar la estabilidad global del muro. En nuestro caso, vamos a utilizar el método de "Bishop", que da lugar a resultados conservadores. Luego vamos a la sección de análisis y analizamos con optimización la superficie de deslizamiento circular y validamos haciendo clic en "Analizar". Los resultados e imágenes se mostrarán en el informe del análisis del programa „Muro de gravedad”.
Programa „Estabilidad de taludes" Etapa 1
Resultados del análisis: Etapa 1
Al analizar la capacidad portante, estamos buscando valores para vuelco y deslizamiento del muro en el fondo de la zapata. Entonces necesitamos conocer su estabilidad global. En nuestro caso, la utilización del muro es:
Vuelco: 70,0% [kNm / m] ACEPTABLE. Deslizamiento: 90,6% [kN / m] ACEPTABLE.
Estabilidad global: 72,3% Método - Bishop (optimización) ACEPTABLE. Entrada básica: Etapa 2
Ahora, añadimos la 2da. etapa de construcción utilizando la barra de herramientas arriba a la izquierda de la pantalla
En esta etapa, utilizando el cuadro "Nueva fuerza" definir la carga de impacto del vehículo en la barrera.
La carga es accidental y considera el impacto de un vehículo con un peso de 5 toneladas.
Cuadro “Nueva/Editar fuerza” – etapa de construcción 2 (situación de diseño accidental)
Luego abra el cuadro „Etapa de construcción" y cambie a situación de diseño „accidental“
Cuadro „Etapa de construcción"
Los datos de los otros cuadros que ingresamos en la etapa 1 no han cambiado, por lo que no es necesario volver a configurar estos cuadros. Seleccione el cuadro de "Verificación de equilibrio" para llevar a cabo la verificación contra vuelco y deslizamiento nuevamente.
A partir de los resultados, vemos que el muro existente no es satisfactorio para el impacto de un vehículo en a la barrera. En este caso, la utilización de la pared contra:
Vuelco:
116,3 %
M
vzd
488
,
62
M
kl
568
,
13
[kNm / m] INACEPTABLE102,9 %
H
vzd
138
,
39
H
pos
142
,
35
106,6% [kN / m] INACEPTABLEConclusión
El muro de gravedad existente en caso de capacidad portante satisface sólo la primera etapa de construcción, donde actúa el tráfico de carretera. Para la segunda etapa de construcción, que se representa como el impacto a la barrera en la parte superior del muro por un vehículo de 5 toneladas, el muro no es satisfactorio.
Una solución para aumentar la capacidad portante contra vuelco y el deslizamiento es introducir anclajes de suelo. Alternativamente, es posible colocar una barrera en el borde de la carretera, de esta manera el muro no está cargado por la fuerza del vehículo a estrellarse.
Capítulo 4. Diseño muro de contención no anclados
En este capítulo veremos el diseño de muro de contención no anclado para cargas permanentes y accidentales (ej. inundaciones)
Asignación
Diseño de muro de contención no anclado de pantalla pilote utilizando el estándar en capas geológicas no homogéneos EN 1997-1 (CE 7-1, DA3). La profundidad de la excavación es de 2,5 m. El nivel freático se encuentra a una profundidad de 1,0 m. Analizaremos la construcción también para inundaciones, cuando el agua es de 1,0 m por encima de la parte superior del muro (se deben instalar barreras contra las inundaciones móviles)
Esquema de muro no anclado desde una tablestaca - asignación
Solución:
Para resolver este problema, vamos a utilizar el programa GEO5, Diseño de muros pantalla, a continuación vamos a explicar paso a paso como resolver este ejemplo:
Entrada básica: etapa de construcción 1
En el cuadro "Configuración", haga clic en "Seleccionar" y luego seleccione Nro. 5 - "Estándar - ES 1997 - DA3".
Cuadro „Lista de configuración"
Luego, ingrese el perfil geológico, los parámetros de suelo y asignemos el suelo al perfil.
Tabla con parámetros de suelo Suelo (Clasificación de suelo) Perfil
m
Unidad de peso
3
m
kN
Ángulo de fricción interna
ef
Cohesión del suelo
kPa
c
ef Ángulo de fricción estructura - suelo
Peso unitario del suelo saturado S-F – Arena de trazos finos, suelo de densidad media 0,0 – 1,5 17,5 29,5 0,0 14,0 17,5 SC – Arena arcillosa, suelo de densidad media 1,5 – 2,5 18,5 27,0 8,0 14,0 18,5 CL, CI – Arcilla de baja o mediana plasticidad, consistencia firme desde 2,5 21,0 19,0 12,0 14,0 21En el cuadro „Geometría", seleccione la forma de la base de la excavación e ingrese la profundidad
Cuadro „Geometría"
Nota: El coeficiente de reducción de presión de tierra por debajo de la zanja se considera mientras se analizan sólo las láminas reforzadas (muro de retención con vigas), para el estándar de muro tablestaca es igual a 1,0. Para obtener más información, consulte la ayuda (F1).
En este caso, no utilizamos los cuadros "Anclaje", "Apoyo", "Soportes", "Determinación de presión", "Sobrecarga" ni "Fuerzas aplicadas". El cuadro de "Sismo" tampoco tiene ninguna influencia en este análisis, debido a que la construcción no se encuentra en una zona sísmica-activa. En el cuadro de "Terreno", sigue siendo horizontal.
Cuadro „Agua" – 1era. Etapa de construcción
Luego, en este cuadro „Etapa de construcción", seleccionar la situación de diseño permanente
Cuadro „Etapa de construcción"
Ahora, abra el cuadro "Análisis" y haga clic en el botón "Analizar". Esto llevará a cabo el análisis del muro de contención
Nota: Para suelos cohesivos se recomienda por diferentes estándares utilizar la presión de dimensionado mínima actuando sobre del muro de contención. El valor estándar para el coeficiente de presión de dimensionado mínimo es Ka = 0,2. Esto significa que la presión mínima en la estructura es de 0,2 tensión geoestática - nunca menos.
Dentro del diseño del muro de contención tablestaca, estamos interesados en la profundidad de la construcción en el suelo y la fuerza interna en la estructura. Para la 1er. etapa de construcción, el resultado del análisis es:
Longitud de la estructura:
4
,
83
m
Profundidad requerida de la estructura en el suelo:2
,
33
m
Momento de flexión máximo:
M
1,max
28
,
21
kNm
m
Fuerza de corte máxima:Q
1,max
56
,
98
kN
m
En la próxima etapa, mostraremos como se analiza la profundidad mínima y fuerzas internas en el suelo con situaciones de diseño accidentales – inundaciones.
Entrada básica – Etapa de construcción 2
Ahora, seleccione la etapa 2 de la barra de herramientas horizontal "Etapa de construcción" en la esquina superior izquierda de la pantalla. (Si es necesario, agregue uno nuevo)
Barra de herramientas: Etapa de construcción
En el cuadro "Agua", cambie el nivel freático detrás de la estructura a un valor -1,0 m. No vamos a considerar el agua al frente de la estructura.
Cuadro „Agua" – 2nda Etapa de construcción
En el cuadro „Configuración de etapa", seleccione la situación de diseño „Accidental"
Todos los demás valores son los mismos que en la primera etapa de construcción, por lo que no tenemos que cambiar los datos en otros cuadros, por lo que vamos directo al cuadro "Análisis" y vuelva a hacer clic en el botón "Analizar".
Cuadro „Análisis"
En la 2nda etapa de construcción el resultado del análisis es:
Longitud de la estructura:
6
,
56
m
Profundidad de suelo necesaria:4
,
06
m
Momento de flexión máximo:
M
2,max
142
,
00
kNm
m
Fuerza de corte máxima:Q
2,max
185
,
17
kN
m
Utilizando el momento de flexión máximo, diseñaremos la tablestaca
La longitud mínima de la tablestaca se configura como el máximo necesario de longitud desde la 1era y 2nda etapa de construcción.
Diseño de pilotes pantalla:
Diseñamos la tablestaca basado en el momento de flexión máximo utilizando la tabla de tablestaca con las capacidades portantes permitidas que se muestran a continuación.
Parámetros básicos de pilotes pantalla
* Momento permisible para condiciones de presión, flexión para asegurar la estabilidad de una reducción de tensión permitida según EAU 1990
** Superficie de muro tablestaca sin bloqueos internos
Diseño de tablestaca utilizando el estándar ČSN EN 10 248-1
Basándonos en esta tabla, seleccionaremos la tablestaca VL 503 (500 × 340 × 9,7 mm), el tipo de acero S 270 GP, donde el momento de flexión máximo esMmax 224,0kN m
El diseño seguro de la estructura se verifica por la ecuación
m
kNm
M
m
kN
M
dov
224
max
142
Resultado de análisis:En el diseño del muro de contención no anclado, estamos verificando los valores de profundidad mínima de la estructura en el suelo, y las fuerzas internas en la estructura:
- La profundidad mínima de la estructura en la primera etapa: 2,33 m - La profundidad mínima de la estructura en la segunda etapa: 4,06 m
- Por lo tanto, vamos a diseñar una tablestaca con profundidad en el suelo de 4,1 m y longitud total de 6,6 metros.
Conclusión:
El diseño del muro de contención con tablestaca VL 503 de acero S 270 con una longitud de 6,6 metros es satisfactorio.
Capítulo 5. Diseño de muro de contención anclado
En este capítulo les mostraremos cómo diseñar un muro de contención con una fila de anclajes. Asignación:
Diseño de un muro de contención con una fila de anclaje a base de tablestaca con estándar EN 1997-1 (CE 7-1, DA3). La profundidad de la zanja es de 5,0 m. La fila de anclaje es de 1,5 m por debajo de la superficie. Los suelos, perfil geológico, nivel freático y la forma del terreno son los mismos que en la última tarea. Eliminar la segunda etapa de construcción con el fin de no considerar las inundaciones.
Esquema de muro anclado con Tablestaca - asignación
Solución:
Para resolver este problema, vamos a utilizar el programa GEO5, Diseño de muros pantalla. En este capitulo, vamos a explicar paso a paso el siguiente ejemplo:
Análisis 1: situación de diseño permanente – muro fijado en talón
Análisis 2: situación de diseño permanente - muro con bisagras en el talón Resultado del análisis (conclusión)
Entrada básica: Análisis 1
Deje los cuadros de "Configuración", "Perfil", "Suelo", "Terreno", "Agua" y "Configuración de etapa" del problema anterior sin cambios. Asimismo, eliminar la etapa de construcción 2 si es que va a reutilizar el archivo de problema 4.
En el cuadro de "Geometría", ingrese la profundidad de zanja como 5,0 m.
Abra el cuadro "Anclaje" y haga clic en el botón "Añadir". Para este caso, añadir una fila de anclaje en profundidad de 1,5 m por debajo de la parte superior del muro con un espaciado de anclajes de 2,5 m. También defina la longitud de los anclajes (que no tiene ningún efecto en el programa de diseño de muros pantalla, es sólo para visualización, en este caso: 5 m para la long. Libre y 2 para la long del bulbo) y la pendiente de los anclajes 15 grados.
En el cuadro "Configuración del etapa" seleccionar "permanente".
En el cuadro „Análisis” seleccionar soporte en la base . Por ahora, seleccionamos „Muro anclado en la base”. Ahora ejecutamos el análisis.
Cuadro “Análisis”
En nuestro caso, necesitamos conocer la profundidad de empotramiento de la tablestaca y la fuerza de anclaje. Para un muro fijado en la base los valores son:
Longitud de construcción:
10
,
72
m
Profundidad en suelo:5
,
72
m
Fuerza de anclaje:165
,
77
kN
Momento máximo:89
,
16
kNm/
m
Fuerza de corte máxima:128
,
27
kN /
m
Luego compare los resultados, y dependiendo de la comparación, diseñe la profundidad del empotramiento.
Entrada básica: Análisis 2
Ahora, añadir uno nuevo análisis en la esquina superior izquierda del cuadro.
Barra de herramientas “Análisis”
Seleccionamos la opción „Muro articulado” y realizamos el análisis.
Para un muro articulado en la base los valores son:
Longitud de construcción:
7
,
85
m
Profundidad en suelo2
,
85
m
Fuerza de anclaje:201
,
68
kN
Momento máximo:119
,
35
kNm/
m
Fuerza de corte máxima:69
,
84
kN /
m
El resultado del análisis
La longitud total de la estructura debe estar en el intervalo de "Hanclado – Harticulado". Para un muro fijo
en el talón la longitud de la estructura es más larga, pero la fuerza de anclaje es más pequeña. Para un muro con bisagras en el talón, es al revés, la fuerza de anclaje es mayor y la longitud de la estructura más corta. Es la tarea del usuario diseñar las dimensiones de la estructura.
Conclusión
En nuestro diseño, utilizaremos tablestacas VL 503 de acero S 270 con una longitud total de 9,0 m, con anclajes de tamaño de fuerza de 240 kN con espacios de anclaje de 2,5 m. En el próximo capítulo, vamos a comprobar esta estructura en el programa "Verificación de muros pantalla".
Nota: No podemos tomar este diseño como final y además necesita ser comprobada en el programa de comprobación de muros, porque en una estructura real existe la redistribución de la presión de tierra debido al anclaje.
Capítulo 6. Verificación del muro de contención con una fila de anclajes
En este capítulo le mostraremos cómo verificar un muro de contención con verificación de estabilidad interna de los anclajes y la estabilidad global de la estructura.Asignación
Verifique el muro de contención diseñado en la tarea 5. Solución:
Para resolver este problema, vamos a utilizar el programa GEO5 „Verificación de muros pantalla”. En este capítulo, vamos a explicar cada paso para resolver esta tarea:
Etapa de construcción 1: excavación de zanja a una profundidad de 2,0 m + geometría de muro Etapa de construcción 2: anclaje del muro + excavación de zanja a una profundidad de 5,0 m. Entrada básica: etapa de construcción 1
Para hacer nuestro trabajo más sencillo, podemos copiar los datos de la última tarea, luego de diseñar el muro en el programa "Diseño de muros pantalla" hacemos clic en "Editar" en la barra de herramientas superior y seleccionamos "Copiar datos".
En el programa "Verificación de muros pantalla”, haga clic en "Editar" y luego en "Pegar datos". Ahora tenemos la mayor parte de los datos importantes de la última tarea copiados en este programa, por lo que no tenemos que introducir muchos de los datos necesarios.
En el cuadro "Configuración", seleccione nuevamente el número 5 - "Standard - EN 1997, DA3". Seleccione para el “Análisis de presiones dependientes”: Reducción según la configuración del análisis. Mantenga el Coeficiente de presión de dimensionado mínimo en: 0,20.
Cuadro „Configuración (Análisis de presiones)”
Nota: la opción "Análisis de presiones dependiente- no reduce", permite el análisis de las presiones límite (activa y pasiva), sin la reducción de los parámetros de entrada por factores parciales. Esto es mejor para la estimación del comportamiento real de construcción. Por otra parte, no se sigue la Norma EN 1997-1. (Más información en AYUDA - F1)
Luego, en la barra de tareas vertical seleccione "Módulo
k
h", y como módulo de reacción del suelo seleccione la opción "Analizar - Schmitt". Este método para determinar el módulo de reacción del subsuelo, depende del módulo edométrico y de la rigidez de la estructura. (Más información en AYUDA - F1)Cuadro „Módulo
k
h”Nota: el módulo de reacción del subsuelo es una entrada importante cuando se analiza una
estructura por el método de presiones dependientes (modelo no lineal elástico-plástico). El módulo afecta a la deformación, que es necesaria para alcanzar presiones activas o pasivas. (Más
información en AYUDA - F1)
En el cuadro "Suelos", ingrese los siguientes valores para cada tipo de suelo. El coeficiente de Poisson y el módulo edométrico no se ingresaron en el programa anterior, por lo que deben ser ingresados aquí.
Tabla de parámetros de suelos Tipo de suelo (Clasificación de suelo) Índice de Poisson
Módulo edométrico
MPa
E
oedSF – Arena de trazo fino, densidad
media 0,30 21,0
SC – Arena arcillosa, densidad
media 0,35 12,5
CL – Arcilla de mediana o baja
plasticidad, consistencia firme 0,40 9,5
En el cuadro "Geometría" se definen los parámetros de la tablestaca - tipo de muro, longitud de la sección, el coeficiente de reducción de la presión por debajo de fondo de la zanja, la geometría y el material de la construcción. En la base de datos de tablestaca, seleccione el VL 503 (500 x 340 x 9,7 mm).
Ahora, en el cuadro „Excavación” definir la profundidad de la primera zanja – 2,50 m para la primer etapa de construcción
Cuadro “Excavación”
Ahora, en el cuadro "Análisis", en la parte izquierda de la imagen, se puede ver el módulo de
reacción del subsuelo, en la sección derecha la presión de tierras y el desplazamiento. (Para obtener más información, consulte Ayuda - F1)
Entrada básica: etapa de construcción 2
Añadir otra etapa de construcción como se indica a continuación. Aquí se define el anclaje del muro y la excavación general. No podemos cambiar los cuadros de "Configuración", "Perfil", "Módulo Kh", "Suelos" y "Geometría", debido a que estos datos son los mismos para todas las etapas de la construcción. Sólo cambiaremos los datos en los cuadros "Excavación" y "Anclajes".
En el cuadro de "Excavación", cambiar la profundidad de la zanja a la profundidad final - 5,0 m.
Cuadro „Excavación”
Luego, vaya al cuadro "Anclajes" y haga clic en el botón "Añadir". En esta estructura, vamos a añadir una fila de
anclajes a una profundidad de 1,5 m por debajo de la parte superior del muro (por debajo de la superficie).
También definimos otros parámetros importantes: la longitud total del anclaje como 10 m (libre 7, del bulbo 3),
ángulo de la pendiente como 15 ° y espacios entre anclaje de 2,5 m. Introduzca una fuerza de tensión previa igual
a 240 kN y el diámetro del anclaje de 32.
Nota: La rigidez de los anclajes se toma en cuenta en las próximas etapas de la construcción. Debido a la deformación de la construcción las fuerzas en los anclajes están cambiando. (Más información en AYUDA - F1).
No modificaremos ningún otro dato de entrada. Ahora, realizamos el análisis para ver los máximos de las fuerzas internas y el desplazamiento máximo de la estructura anclada.
Cuadro “Análisis”
Cuadro “Análisis” – Etapa de construcción 2 (Deformación y presión en la estructura)
Verificación de material y de la sección transversal: Máximo momento detrás de la estructura es 116,03 kN / m
Tablestacas VL 503 (500 × 340 × 9,7 mm), la calidad de acero S 270 GP satisfactoria (Momento admisible =
M
u
224
,
0
kN
m
M
max
116
,
0
kNm
m
)Desplazamiento máximo de la estructura de 30,1 mm también SATISFACTORIO. Verificación de la estabilidad de anclaje
Ahora, abra el cuadro "Verificación de Estabilidad Interna". Se puede ver, que la estabilidad interna de los anclajes es INACEPTABLE. Esto significa, que el ancla podría arrancar desde el suelo.
Cuadro „Verificación Est. Interna” – Resultado no satisfactorio
(longitud de anclaje – 7,0 m, k = 0,2)
La razón de este resultado es que el anclaje es demasiado corto, por lo que en el cuadro „Anclajes”, cambie su longitud de 9 metros.
Cuadro „Verificación de Est. Interna” – resultado satisfactorio
(longitud de anclaje – 9,0 m, k = 0,2)
La última comprobación que se necesita es la estabilidad global de la estructura. Haga clic en el botón "Estabilidad externa". Esto abrirá el programa de "Estabilidad de taludes". En el cuadro
"Análisis", haga clic en "Analizar". Ahora podemos ver que la estabilidad de los taludes es aceptable. Para estabilidad externa consideramos la longitud del anclaje como 7,0 m.
Los resultados del análisis - conclusión: Análisis realizado:
Capacidad portante de sección: 51.8%
M
u
224
,
0
kN
m
M
max
116
,
0
kNm
m
SATISFACTORIA. La estabilidad interna:
81,0 %
F
vzd
274
,
4
kN
F
240
kN
SATISFACTORIA. Estabilidad general: 84.7% Método - Bishop (Optimización) SATISFACTORIA. En este caso, la construcción diseñada es satisfactoria en todos los parámetros seleccionados.Capítulo 7. Verificación del muro con múltiples anclajes
En este capítulo, mostramos cómo diseñar y verificar un muro de múltiples anclajes. Asignación
Verifique un muro de múltiples anclajes a partir de pilotes de acero soldado I 400 con una longitud de 21,0 m. La profundidad final de la zanja será de 15,0 m. El terreno es horizontal. La sobrecarga actuando en la superficie, de tipo de acción permanente y de tamaño 2
0
,
25
kN
m
.El nivel freático detrás de la estructura es de 10,0 m por debajo de la superficie.
Tabla con los parámetros del suelo y de la roca Suelo, Roca (clasificación) Perfil
m
Unidad de peso
3
m kN Ángulo de fricción interna
ef
Cohesión del suelo
kPa
c
ef Ángulo de fricción estructura suelo Suelo Coeficiente de Poisson
Peso unitario de suelo saturado Módulo de deformación
MPa
E
def CL, CI – Arcilla de baja o mediana plasticidad, consistencia firme 0,0 – 2,0 19,5 20 16
7
,
5
Cohesivo 0,4 19,5 6,0 CS – Arcilla arenosa, consistencia firme 2,0 – 4,5 19,5 22 14
7
,
5
Cohesivo 0,35 19,5 7,0 R4 (roca buena), resistencia baja 4,5 – 12,0 21 27,5 30
7
,
5
Cohesivo 0,3 21 40,0 R3 (roca buena), resistencia media 12,0 – 16,6 22 40 100
7
,
5
Cohesivo 0,25 22 50,0 R5 (roca pobre), muy baja resistencia 16,6 – 17,4 19 24 20
7
,
5
Cohesivo 0,3 19 40,0 R5 (roca pobre), muy baja resistencia 17,4 – 25,0 21 30 35 20
7
,
5
Cohesivo 0,25 21 55,0 R5 (roca pobre), muy baja resistencia desde 25,0 21 40 100
7
,
5
Granular 0,2 21 400,0 Ángulo de fricción entre la estructura y el suelo es
7
,
5
para todas las capas.Además, el peso unitario saturado es igual al peso unitario superior.
Tenga en cuenta que el módulo de deformación está siendo utilizado para los materiales del suelo y que éste se puede ingresar si primero seleccionamos
Tabla con la posición y la geometría de los anclajes Anclaje Nro. Profundidad
m
z
Longitud
m
l
Bulbo
m
l
k Pendiente
Espaciadob
m
Diámetro Fuerza de anclaje
kN
F
1 2,5 19,0 0,01 15,0 4,0d
32
,
0
mm
300,0 2 5,5 16,5 0,01 17,5 4,0d
32
,
0
mm
350,0 3 8,5 13,0 0,01 20,0 4,0d
32
,
0
mm
400,0 4 11,0 10,0 0,01 22,5 4,0d
32
,
0
mm
400,0 5 13,0 8,0 0,01 25,0 4,0d
32
,
0
mm
400,0Todos los anclajes tienen un diámetro de
d
32
,
0
mm
, módulo de elasticidadE
210
,
0
GPa
.Espaciado de anclajes de
b
4
,
0
m
.Solución
Para resolver esta tarea, utilice el programa GEO5 – „Verificación de muros pantalla”. El análisis se lleva a cabo de la manera clásica sin reducción de los datos de entrada por lo que se tomó el comportamiento real de la estructura. La estabilidad interna del sistema de anclajes y la estabilidad general se puede comprobar con un factor de seguridad de 1,5. Esta solución supone que ha ingresado los tipos de suelo y perfiles, y la carga permanente que se enumeró más arriba.
En el cuadro "Configuración", seleccione la opción nro. 1 - "Estándar - Factor de seguridad". Luego, vaya al cuadro "Geometría" e ingrese las dimensiones básicas de la sección, así como el coeficiente de reducción de la presión por debajo del fondo de la zanja, que en este caso es 0,4.
Cuadro “Nueva sección”
Nota. El coeficiente de reducción de presiones de tierra por debajo de la excavación reduce las presiones en el suelo. Para muros de contención clásicos esto es igual 1,0. Para láminas reforzadas es menor o igual a uno. Depende del tamaño y del espacio entre los apoyos (Más información en la ayuda - F1)
Ahora, vamos a describir la construcción del muro paso a paso. Es necesario modelar la tarea en etapas, a fin de reflejar la forma en que se construye en la realidad. En cada etapa, es necesario tener en cuenta los valores de las fuerzas internas y de las deformaciones. Si la pantalla no es estable en alguna etapa de construcción o si la deformación analizada es demasiado grande,
entonces tenemos que cambiar la estructura - por ejemplo, para hacer el muro con empotramiento más largo, hacer la zanja superficial, aumentar las fuerzas de anclaje, etc.
En la etapa de construcción 1, la zanja se hizo a una profundidad de 3,0 m. Y el nivel freático delante y detrás de la estructura es de 10 m.
(Nota: Para poder añadir una nueva etapa de construcción debe analizar la etapa actual, seleccione el botón “Análisis” y luego añada una nueva etapa)
En la etapa 2, se colocó un anclaje a una profundidad de 2,5 m.
Cuadro „Anclaje” – Etapa de construcción 2
En la 3era etapa de construcción, se excava la zanja a una profundidad de 6,5 m. En la 4ta
etapa, se coloca otro anclaje a una profundidad de 5,5 m. El nivel freático no cambia hasta el momento.
Cuadro „Anclaje” – Etapa de construcción 4
En la 5ta etapa de construcción, la zanja se excava hasta una profundidad de 9,0 m. En la 6ta
etapa, se coloca otro anclaje a la profundidad de 8,5 m. La profundidad del nivel freático no se cambia.
Cuadro „Anclaje” – Etapa de construcción 6
En 7ma etapa de construcción, la zanja se excava hasta una profundidad de 11,5 m. En la
etapa 8va de construcción, se coloca un anclaje a la profundidad de 11,0 m. El nivel freático delante
del muro se encuentra ahora en una profundidad de 12,0 m por debajo de la superficie. El nivel freático detrás de la estructura no cambia.
Cuadro „Anclaje” – Etapa de construcción 8
En la 9na etapa de construcción, la zanja se excava hasta una profundidad de 13,5 m. En la
décima etapa, se coloca otro anclaje a la profundidad de 13 m. El nivel freático delante de la estructura a 15,5 m por debajo de la superficie. El nivel freático detrás de la estructura no cambia.
Cuadro „Anclaje” – Etapa de construcción 10
En la última etapa de construcción, la zanja se excava hasta una profundidad de 15,0 m. No
añadimos nuevos anclajes. El nivel freático delante de la estructura está a una profundidad de 15,5 m y detrás del muro está a una profundidad de 10,0 m.
Cuadro „Anclaje” – Etapa de construcción 11
Nota: Debido a la deformación de la estructura, las fuerzas en anclajes están cambiando. Estos cambios dependen de la rigidez de los anclajes y la deformación de la cabeza del anclaje. La fuerza puede disminuir (debido a la pérdida de la fuerza de pre-tensado) o aumentar. Las fuerzas pueden ser pre-tensadas en cualquier etapa de construcción contra la fuerza requerida.
Resultados del análisis
En las imágenes siguientes se muestran los resultados del análisis de la última etapa de construcción.
Cuadro „Análisis (Kh + presiones)”
Cuadro „Análisis (Deformaciones + tensiones)”
Todas las etapas se analizaron satisfactoriamente – lo que significa que la estructura es estable y funcional en todas las etapas de la construcción. La deformación también se debe comprobar que no sea demasiado grande, y que la fuerza de anclaje no exceda la capacidad de carga del anclaje (El usuario debe comprobar esto ya que esto no está controlado por el programa „Verificación de muros pantalla“).
• El máximo desplazamiento del muro es de 28,8 mm, lo cual es satisfactorio.
Nota: Si el programa no encuentra una solución en algunas de las etapas de construcción, los datos deben ser revisados - por ejemplo, para hacer la estructura más larga, hacer que las fuerzas en los anclajes sean más grandes, cambie el número o posición de los anclajes, etc.
Verificación de la sección transversal de la estructura
En la barra de herramientas vertical abra el cuadro "Envolventes", en la primera etapa de construcción, donde usted vea los valores máximos y mínimos de las variables.
Fuerza de corte máxima:
237
,
24
kN
m
Cuadro „Envolventes”
El momento de flexión se calcula por un metro (pie) de la estructura, por lo que tenemos que calcular el momento que actúa sobre la viga. La separación de las vigas soldado en nuestro ejemplo es 2,0 m, por lo que el momento resultante es 220,80 * 2,0 = 441,6 KNm.
Los usuarios pueden realizar la verificación de la sección I 400 manualmente o utilizando otro programa como FIN EC - ACERO.
Verificación – sección transversal I 400 – salida desde el programa FIN EC STEEL
:
72
,
8
%
kNm
M
kNm
M
y,R
606
,
582
max
441
,
6
Esta sección transversal diseñada satisface los criterios de análisis.
Nota: Dimensionamiento y verificación de muros de hormigón y acero no es parte del programa de Verificación de muros pantalla, pero está previsto para una futura versión.
Análisis de la estabilidad interna
En la barra de herramientas vertical ir a la cuadro "Verificación de estabilidad interna" en la última etapa de construcción y ver la fuerza máxima permitida en cada anclaje y el factor de seguridad especificado. El factor de seguridad mínimo es de 1.5.
Cuadro „Verificación de estabilidad interna“
Nota: La verificación se lleva a cabo de la siguiente forma. Primero iteramos la fuerza en el anclaje, lo que resulta en un equilibrio de todas las fuerzas que actúan sobre la cuña de la tierra. Esta cuña tierra está bordeada por la construcción, el terreno, la mitad de los bulbos de los anclajes y el talón teórico de la estructura. Si un anclaje no es satisfactorio la mejor manera de resolver el problema es hacer que sea más largo o disminuir la fuerza de pre-tensado.
Verificación de la estabilidad externa
El último análisis requerido es "Verificación de estabilidad externa". Presionando este botón en la barra de herramientas vertical se abrirá automáticamente el programa de "Estabilidad de taludes", donde se realiza el análisis de la estabilidad global.
Conclusión
La estructura fue exitosamente diseñada con una deformación máxima de 28,8 mm. Esto es satisfactorio para este tipo de construcción. Además, no se han superado los límites de las fuerzas en los anclajes.
• Verificación de la capacidad portante de la sección transversal SATISFACTORIA
• Estabilidad interna SATISFACTORIA
Anclaje nro. 4 (factor de seguridad analizado):
SF
min
5
,
34
>
SF
a
1
,
50
• Estabilidad externa
SATISFACTORIA
Los factores de seguridad (Bishop - optimización):
SF
2
,
92
>
SF
s
1
,
50
Capítulo 8. Análisis de estabilidad de taludes
En este capítulo, vamos a mostrarle cómo verificar la estabilidad de taludes con superficies de deslizamiento circular y poligonal (utilizando su optimización), y las diferencias entre los métodos de análisis de estabilidad de taludes.
Asignación
Realizar un análisis de estabilidad de taludes de pendiente diseñada con un muro de gravedad. Esta es una situación permanente de diseño. El factor de seguridad requerido es SF = 1,50. No hay agua en el talud.
Esquema de asignación
Solución
Para resolver este problema, vamos a utilizar el programa GEO5 „Estabilidad de taludes”. En este capítulo, vamos a explicar paso a paso como resolver este problema:
• Análisis nro. 1: optimización de la superficie de deslizamiento circular (Bishop) • Análisis nro. 2: Verificación de la estabilidad de taludes para todos los métodos • Análisis nro. 3: Optimización de la superficie de deslizamiento poligonal (Spencer) • Resultado de análisis (conclusión)
Entrada Básica - Análisis 1:
En el cuadro "Configuración" haga clic en "Seleccionar" y elija opción de nro. 1 - "Estándar - factor de seguridad“.
Cuadro „Lista de configuración”
Luego modelamos las capas de interfaz, respecto del terreno utilizando estas coordenadas:
En primer lugar, en el cuadro de "Interfaz" ingresar el rango de coordenadas. La "Profundidad del punto de interfaz más profundo" es sólo para la visualización del ejemplo - que no tiene ninguna influencia en el análisis.
Cuadro „Añadir nuevo suelo”
Nota: En este análisis, estamos verificando la estabilidad de los taludes a largo plazo. Por lo tanto estamos resolviendo esta tarea con los parámetros efectivos de la fuerza de deslizamiento de los suelos (
ef,
c
ef ). Foliación de los suelos – parámetros diferentes o empeorados de suelo en una dirección - no se consideran en las tierras asignadas.Tabla con los parámetros del suelo Suelo (Clasificación de suelo) Unidad de peso
3
m
kN
Ángulo de fricción interna
ef
Cohesión del suelo
kPa
c
ef Región de suelo asignado MG – limo gravoso, Consistencia firme 19,0 29,0 8,0 1 S-F – Arena de trazosfinos, suelo denso 17,5 31,5 0,0 3
MS – Limo arenoso, consistencia
rígida
S
r
0
,
8
18,0 26,5 16,0
Modelar el muro de gravedad como un cuerpo rígido con un peso unitario de 3
0
,
23
kN
m
.La superficie de deslizamiento no pasa a través de este objeto, porque es una zona con una gran fuerza. (Más información en AYUDA - F1)
En el siguiente paso, definir la sobrecarga permanente, la cual es una tira con su ubicación en la superficie del terreno.
Cuadro „Nueva sobrecarga”
Nota: Una sobrecarga se ingresa a 1 m del ancho de la pendiente. La única excepción es la sobrecarga concentrada, donde el programa calcula el efecto de la carga para el perfil analizado. Para obtener más información, consulte la ayuda (F1).
No tenga en cuenta el cuadro "Terraplén", "Corte tierra", "Anclajes", "Refuerzos" y "Agua". El cuadro "Sismo" no tiene ninguna influencia en este análisis, debido a que la pendiente no se encuentra en la zona de actividad sísmica.
A continuación, en el cuadro "Configuración de etapa", seleccione la situación de diseño. En este caso, consideramos que la situación de diseño es "Permanente".
Cuadro „Configuración de etapa”
Análisis 1 - Superficie de deslizamiento circular
Ahora abra el cuadro "Análisis", donde el usuario ingresa la superficie de deslizamiento original utilizando las coordenadas del centro (x, y) y su radio o utiliza el mouse directamente en el escritorio - Haga clic en la interfaz para introducir tres puntos por los que la superficie de deslizamiento pasa.
Nota: En suelos cohesivos las superficies de deslizamiento de rotación se presentan con mayor frecuencia. Estos se modelan mediante superficies de deslizamiento circulares. Esta superficie se utiliza para encontrar áreas críticas de una pendiente analizada. Para suelos no cohesivos, el análisis de una superficie de deslizamiento poligonal debe realizarse también con la verificación de la
estabilidad de taludes (ver HELP - F1).
Ahora, seleccione " Bishop " como método de análisis y, a continuación, establecer el tipo de análisis como "Optimización".Luego, realice la verificación real, presionando el botón "Analizar".
Cuadro „Análisis” Bishop –Optimización de superficie de deslizamiento circular
Nota: La optimización consiste en encontrar la superficie de deslizamiento circular con la estabilidad-la más pequeña - superficie de deslizamiento crítica. La optimización de estabilidad-las superficies de
deslizamiento circulares en el programa Estabilidad de taludes evalúa toda la pendiente, y es muy fiable. Para diferentes superficies de deslizamiento iniciales, obtendremos el mismo resultado para una superficie de deslizamiento crítica.
El nivel de estabilidad definido por la superficie de deslizamiento crítica cuando se utiliza el método de evaluación "Bishop" es ACE
Barra de herramientas „Análisis”
En el cuadro análisis, cambiar el tipo de análisis a "Estándar" y como método seleccionar "Todos los métodos". A continuación, haga clic en "Analizar".
