CALCULO DE LA RESISTENCIA ÚLTIMA PROPORCIONADA POR PLACAS Y VIGAS DE ANCLAJE EN ARENA - V

Relativamente pocos estudios nos han conducido tan lejos para determinar la relación de carga contra desplazamientos de los anclajes. La figura 3.40 muestra un ejemplo de desplazamiento no dimensional de anclajes para varios valores de H/h como los obtuvo Neely (1973) expenmentalmente en arena mediana a densa. Das y Seeley (1975) presentaron las siguientes

relaciones de carga - desplazamiento para anclajes.

CALCULO DE LA RESISTENCIA ÚLTIMA PROPORCIONADA POR PLACAS Y VIGAS DE ANCLAJE EN ARENA - IV

Paso 3.- Caso real. En la práctica, las placas de anclaje se colocan en una fila con un espacio centro a centro, S', como se muestra en la figura 3.39a. La resistencia última de cada anclaje es:

CALCULO DE LA RESISTENCIA ÚLTIMA PROPORCIONADA POR PLACAS Y VIGAS DE ANCLAJE EN ARENA - III

Paso 2- Caso de una tira. Determine la altura real del anclaje, h, a ser construido. Si un anclaje continuo (esto es B=oo) de altura h es colocado en el suelo para que su profundidad de empotramiento sea H, como se muestra en la figura 3.38, la resistencia última por unidad de longitud es

CALCULO DE LA RESISTENCIA ÚLTIMA PROPORCIONADA POR PLACAS Y VIGAS DE ANCLAJE EN ARENA - II

Recientemente, Ovesen y Stromann (1972) proponen un método para determinar la resistencia última de anclaje en arena. El método es descnto abajo y es recomendable su uso como el método más racional del momento.

El cálculo se realiza en tres pasos:

Paso 1.- Consideración del caso básico. Determine la profundidad de empotramiento, H. Asuma que la losa de anclaje tiene una altura de H y es continua (p.e. B = longitud de la losa de anclaje perpendicular a la sección = oo) como se muestra en la figura 3.36 la siguiente notación se usa:

CALCULO DE LA RESISTENCIA ÚLTIMA PROPORCIONADA POR PLACAS Y VIGAS DE ANCLAJE EN ARENA - I

Teng (1962), propuso un método para determinar la resistencia última de las placas de anclaje o muros en suelos granulares localizadas cerca de la

La ecuación 3.88 es válida para la condición de esfuerzos planos. Para todos los casos prácticos B/n > 5 se puede considerar la condición de esfuerzos planos.
Para B/h < 5, considerará el caso de una superficie de falla tridimensional (p.e. considerando para la resistencia de fricción desarrollada en las terminaciones del anclaje), Teng (1962), da la siguiente relación de resistencia última de anclaje:

COLOCACIÓN DE ANCLAJES.

La resistencia ofrecida por las placas y vigas de anclaje es derivada principalmente de la fuerza pasiva del suelo localizado frente a ellas.

ANCLAJES

Los tipos generales de anclajes utilizados en tablaestacas son:

a)   Placas y vigas de anclaje.

b)   Ataduras de sostenimiento

c)   Pilas verticales de anclaje

d)   Vigas de anclaje sostenidas por baterías de pilotes (compresión y tracción)

Las placas y vigas de anclaje son generalmente hechas de bloques de concreto vaciado ver la figura 3.34a. Los anclajes son sujetados a las tablaestacas por varillas de enganche.

Las figuras 3.34c y 3.34d nos muestran una pila de anclaje vertical y una viga de anclaje sostenida por una batería de pilotes.

Fig. 3.34 Varios tipos de anclajes para tablaestacas:
a) Viga o placa de anclaje: b) Ataduras de sostenimiento
c) Pilas verticales de anclaje: d) Viga de anclaje con batería de pilotes

PROCEDIMIENTO PASO A PASO PARA OBTENER "D"

El procedimiento para calcular la profundidad del empotramiento es:

MÉTODO DE SOPORTE FIJO DE TERRENO PARA SUELOS ARENOSOS.- II

MÉTODO DE SOPORTE FIJO DE TERRENO PARA SUELOS ARENOSOS.- I

Cuando utilizamos este método, se asume que el talón de la pila esta restringida para rotación, como muestra la figura 3.30a. El diagrama distribución lateral de presión para esta condición también se muestra en la figura 3.30a. La solución de este método, la menor proporción del diagrama

HFH'GB es reemplazada por una fuerza concentrada P'. Una solución simplificada llamada solución equivalente de viga es usualmente utilizada para calcular L4. Para entender esta solución equivalente hay que referirse al punto I, el cual es el punto de inflexión en la forma deflectada de la tablaestaca. En este punto la pila puede ser supuesta como una bisagra y el momento de flexión será nulo (figura 3.30b). La distancia vertical entre el punto I y la línea de drenado es L5. Blum (1931) presentó una solución matemática entre L5 y L1 + L2. La figura 3.30d es una representación de L5(Li+L2) contra el ángulo de fricción del suelo,

MÉTODO DE CÁLCULO DEL DIAGRAMA DE PRESIÓN PARA SUELO GRANULAR - II

MÉTODO DE CÁLCULO DEL DIAGRAMA DE PRESIÓN PARA SUELO GRANULAR - I

MOMENTO DE REDUCCIÓN PARA TABLAESTACAS ANCLADAS - III

MOMENTO DE REDUCCIÓN PARA TABLAESTACAS ANCLADAS - II

El procedimiento para utilizar el diagrama del momento de reducción es:

Los puntos que quedan sobre la curva (arena suelta o arena densa, según el caso) son secciones seguras. Aquellos puntos que estén por debajo de la curva son secciones no segura. La sección más económica puede ahora ser elegida de los puntos que están por encima de la curva apropiada.

El procedimiento para la reducción del momento utilizando la figura 3.26 es:

MOMENTO DE REDUCCIÓN PARA TABLAESTACAS ANCLADAS - I

Las tablaestacas son flexibles, por lo cual se redistribuye la presión lateral del suelo. Este cambio tiende a reducir el máximo momento ocasionado por la flexión, M max, Por esta razón, Rowe (1952 - 1957) sugirió un procedimiento para reducir el máximo momento de diseño de las tablaestacas obtenido con el método de soporte libre de terreno.

MÉTODO DE SOPORTE LIBRE DE TERRENO PARA ARCILLAS

La distribución de presiones bajo la línea de drenado desde

DIAGRAMAS DE DISEÑO PARA EL MÉTODO DEL SOPORTE LIBRE DEL TERRENO (SUELO GRANULAR) - II

DIAGRAMAS DE DISEÑO PARA EL MÉTODO DEL SOPORTE LIBRE DEL TERRENO (SUELO GRANULAR) - I

Utilizando este método. Hagerty y Nofal crearon diagramas de diseño simplificados para la estimación de la profundidad de penetración, D, la fuerza de anclaje, F, y el máximo momento, M max, para tablaestacas ancladas el suelos granulares. Se realizaron siguiendo las siguientes suposiciones para su análisis.

a) El ángulo de fricción del suelo, , por sobre y bajo la línea de drenado es el mismo.

b) El ángulo de fricción entre la tablaestaca y el suelo es 4>/2

Para el cálculo de la presión activa del suelo la teoría de Coulomb es válida.

Las magnitudes de D. F, y Mmax pueden ser calculadas de las siguientes relaciones:

MÉTODO DE SOPORTE LIBRE DEL TERRENO PARA SUELOS GRANULARES. - II

Para el equilibrio de la tablaestaca, la suma de fuerzas horizontales y momentos alrededor de O' deben ser nulos. (O' esta ubicado a nivel de la varilla de enganche)

Sumando las fuerzas en dirección horizontal (por unidad de longitud de muro) se tiene: área del diagrama de presiones ACDE - área de EBF - F = 0 donde: F = tensión en la vanlla / unidad de longitud del muro, ó

El procedimiento paso a paso que se estudio anteriormente nos indicaba que un factor de seguridad podía ser aplicado a I coeficiente Kp, en un principio. Si se hace, no hay necesidad de incrementar la profundidad teórica en 30 a 40 %. Esta aproximación es más conservativa

MÉTODO DE SOPORTE LIBRE DEL TERRENO PARA SUELOS GRANULARES. - I

La figura 3.16 nos muestra una tabla estaca anclada con un relleno de material granular; el muro fue hincado en un suelo granular. La varilla de enganche que conecta a la tablaestaca con el anclaje esta localizada a una profundidad h bajo la cima del muro.

El diagrama de distribución de presiones sobre la línea de drenado es similar al de la figura 3.7.

TABLAESTACAS ANCLADAS

Cuando la altura del relleno del material detrás de una tablaestaca en voladizo excede los 6 mts, enganchando la tablaestaca a planchas de anclaje, muros de anclaje, o pilas de anclaje se vuelven más económicas. 

Este tipo de construcción se conoce como tablaestacas ancladas. Los anclajes minimizan la profundidad requerida de penetración para las tablaestacas y también reducen la sección y el peso de las tablaestacas necesarias para la construcción. Sin embargo, las varillas de enganche y los

anclajes deberán ser cuidadosamente diseñadas. 

Los dos métodos básicos de construcción de tablaestacas ancladas son: a) el método de soporte libre del terreno y b) el método de soporte fijo del terreno.

CASOS ESPECIALES PARA MUROS EN VOLADIZO (EN ARCILLA) - II

CASO 2.- Tabla estaca en voladizo libre(arcilla).

CASOS ESPECIALES PARA MUROS EN VOLADIZO (EN ARCILLA) - I

CASO 1.- En ausencia del nivel freático

PROCEDIMIENTO PASO A PASO PARA OBTENER EL DIAGRAMA DE PRESIÓN.

CÁLCULO DEL MÁXIMO MOMENTO DE FLEXIÓN.

TABLAESTACAS EN VOLADIZO EN SUELOS ARCILLOSOS - II

TABLAESTACAS EN VOLADIZO EN SUELOS ARCILLOSOS - I

El nivel freático esta a una profundidad Li por debajo de la cima de la tablaestaca. Como antes se tienen las ecuaciones que nos dan las intensidades de las presiones pi y P2, y el diagrama de presiones por encima de la línea de drenaje se puede dibujar, el diagrama de presiones por debajo

de la línea de drenaje puede determinarse de la siguiente forma:

A una profundidad z mayor que Li + L2 y por sobre el punto de rotación ("O") la presión activa pa de la derecha hacia la izquierda puede ser expresada como:

CASOS ESPECIALES DE MUROS EN VOLADIZO (EN SUELOS ARENOSOS) - II

CASO 2.- Muro en voladizo libre.
La figura 3.10 nos muestra un muro en voladizo libre penetrando en un suelo
arenoso y sujeto a una línea de carga P por unidad de longitud de muro:

CASOS ESPECIALES DE MUROS EN VOLADIZO (EN SUELOS ARENOSOS) - I

CASO 1.- Sin la presencia del nivel freático