Capitulo 10 Muros Contencion Reforzados Geosinteticos

MANUAL Y SOFTWARE DE DISEO

C A P T U L O

10MUROS DE CONTENCIN REFORZADOS CON GEOSINTTICOS

10.1 GENERALIDADESUno de los tipos de obras ms comunes en la ingeniera son los muros de contencin, bien sea para la conservacin de las dimensiones de la banca en vas, contencin de suelos o conformacin de reas planas. Tradicionalmente se han venido utilizando muros de contencin por gravedad que absorben las presiones horizontales gracias a su gran masa. Una de las alternativas presentadas a mediados de la dcada de los sesenta, fue creada por el ingeniero francs Henry Vidal, que consista en la inclusin de una serie de tiras metlicas, amarradas a unos elementos externos que componan la cara del muro, hasta una determinada longitud dentro del relleno utilizado, para conformar as la masa de contencin. Este es un sistema que se ha venido empleando con relativo xito en la actualidad y tiene el nombre registrado de tierra armada. Aunque el sistema ha presentado un buen desempeo, su principal problema radica en la determinacin de la duracin del refuerzo metlico dentro del suelo, teniendo en cuenta que se encuentra expuesto a un proceso permanente de corrosin. Gracias al desarrollo de nuevos materiales que pueden soportar las condiciones de humedad y de acidez o alcalinidad dentro del suelo, se ha venido implementando el uso de mantos sintticos tales como los geotextiles y geomallas, para que suministren refuerzo, debido a las caractersticas mecnicas que estos poseen, como es su resistencia a la tensin. Los estudios que condujeron al uso de esta nueva tecnologa tuvieron origen en Francia y Suecia a nales de la dcada de los setenta. Los muros de contencin reforzados con geosintticos se han convertido mundialmente en una alternativa de construccin frente a los muros de concreto reforzado y a los terraplenes conformados, principalmente cuando hay deciencias en la capacidad portante del suelo de fundacin o cuando las condiciones geomtricas de la seccin a desarrollar no permiten que las zonas de relleno sean conformadas con un ngulo igual o menor al de reposo natural del suelo de relleno. No es necesario que las condiciones sean tan crticas como las mencionadas anteriormente, la gran ventaja es que son alternativas ms econmicas, de hecho bajo las mismas condiciones geotcnicas y constructivas, un muro de suelo reforzado puede originar una reduccin de los costos totales de un 30 a un 60%, si se compara con los muros reforzados en concreto, debido al hecho que se pueden emplear materiales trreos del sitio. Alrededor del mundo, este sistema es empleado masivamente en vas y con el n de ganar rea til en lotes que la han perdido por efecto de deslizamientos. La evolucin en este campo ha sido tan grande que hoy en da, gracias a investigaciones realizadas por la FHWA (Federal Highway Administration) de los Estados Unidos, se han desarrollado mtodos constructivos y de diseo para conformar terraplenes de acceso a puentes en suelo reforzado con geosintticos.MUROS DE CONTENCIN REFORZADOS CON GEOSINTTICOS

10.2 METODOLOGA DE DISEOAl incluir un material con resistencia a la tensin dentro de una masa de suelo que debe soportar una serie de empujes, se logra aumentar la resistencia general del conjunto, bsicamente por el esfuerzo friccionante desarrollado entre el geosinttico y las capas de suelo adyacentes.

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Existen un sinnmero de planteamientos para resolver el diseo de un muro en suelo mecnicamente estabilizado, dentro de los cuales se pueden nombrar el del Servicio Forestal de los Estados Unidos (Revisado en 1983), Broms (1978), Collin (1986), Bonaparte et al. (1987), Leshinsky y Perry (1987), Schmertmann et al. (1987), Whitcomb y Bell (1979) y Gmez (1998).CAPTULO 10

La diferencia entre estos mtodos radica principalmente en la manera de enfocar las distribuciones de esfuerzos, la supercie de falla y los valores para los diversos factores de seguridad involucrados. Su similitud se basa en que asumen que en la estructura no se presentan presiones hidrostticas y que la supercie de falla activa es una supercie plana denida por la metodologa de Rankine. Sin embargo, se ha demostrado que la inclusin de un refuerzo altera el estado de esfuerzos y tensiones en una masa de suelo, haciendo que la supercie de falla sea diferente a la de una masa de suelo no reforzada. Para permitir una familiarizacin con el proceso de diseo que los muros en suelo reforzado requieren, se listar a continuacin la serie de pasos necesarios con el n de evaluar tanto la estabilidad interna como externa del muro.

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10.2.1 Establecer los lmites del diseo, condiciones iniciales, alcance del proyecto y cargas externas10.2.1.1 Determinar la altura mxima del muro, variaciones de alturas, seccin transversal y longitud total. El nivel superior servir como referencia para la construccin de todas las capas en el caso de muros con alturas variables, es decir, se recomienda que el muro tenga continuidad en su sentido longitudinal. (Ver Figura 10.1).

Recomendable

No Recomendable

Figura 10.1 Continuidad de las capas de refuerzo

10.2.1.2 Determinar la inclinacin de la cara del muro en relacin con la horizontal. Se dene 70 como la inclinacin mnima para los muros de contencin, de lo contrario el caso sera el de un terrapln o un talud, donde la supercie de falla es curva y los mtodos a utilizar para determinarla no se ajustan al modelo de falla de Rankine. 10.2.1.3 Evaluar las cargas externas y su ubicacin (Ver Figura 10.2). a. Presin lateral de tierras b. Sobrecarga uniforme, q = * d c. Sobrecargas concentradas, Fv, Fh d. Cargas vivas, q e. Cargas ssmicas, g (10.1)

Figura 10.2 Conceptos de presin de suelos y teora de muros con Geotextil.

10.2.1.4 En el caso de existir un terrapln sobre el muro, determinar la inclinacin con respecto a la horizontal y denirlo como una sobrecarga. 10.2.1.5 Para proteger el muro de la accin ambiental (radiacin ultravioleta), de actos vandlicos o de la posible accin de roedores, este se debe cubrir con elementos rgidos o exibles, tales como: Mampostera: se puede pensar en utilizar cualquier tipo de bloques para conformar la fachada, la cual no soportar ningn tipo de empuje horizontal originado por el muro reforzado con geosinttico. Se deber vericar el comportamiento estructural de la fachada independientemente de la estructura en suelo reforzado. Paneles de concreto: se deber pensar durante el clculo de la separacin vertical entre capas de refuerzo, ubicados de tal manera que no vayan a romper el geotextil sobre la cara vertical del muro. Recubrimiento en mortero o concreto lanzado o fundido in-situ: para este tipo de acabados, se debe considerar la utilizacin de una malla de vena, colocada adecuadamente sobre la cara vertical del muro. Recuperacin empleando vegetacin: para tal efecto se pueden emplear mantos para el control de la erosin permanentes tipo PECE (Productos Enrollados para el Control de la Erosin) TRM 450 junto con una mezcla de semillas y lodo fertilizado. Estos mantos protegern el geotextil, las semillas y el lodo fertilizado hasta que se establezca la vegetacin. Si las obras son temporales, esto es, la duracin de la vida til del muro no comprender un perodo de tiempo mayor a los 6 meses, el geotextil podr dejarse expuesto. Para el caso en que los muros en suelo reforzado empleen geomallas como refuerzo, estos podrn ser recubiertos con cualquiera de los sistemas anteriormente mencionados. Se deber hacer nfasis en la construccin de la fachada empleando elementos prefabricados en concreto, los cuales estn conectados con el refuerzo y son de fcil colocacin. Igual que los recubrimientos realizados con mampostera estructural, el comportamiento de estos debe ser vericado garantizando su estabilidad independientemente de la estructura en suelo reforzado.MUROS DE CONTENCIN REFORZADOS CON GEOSINTTICOS

la posicin para la inclusin de las varillas de anclaje para los paneles. Se recomienda que los pases queden

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10.2.1.6 Determinar la separacin entre cada una de las capas de refuerzo con geosinttico. Se recomienda por comodidad en la etapa de diseo, que nicamente se trabaje con un slo tipo de geosinttico y dejar que la separacin vertical SV entre capas sea el factor variable.CAPTULO 10

Sin embargo, otra alternativa que resulta tcnica y econmica factible en el diseo de muros en suelo reforzado en especial para alturas mayores a 8m, es la de usar para el mismo muro dos o ms referencias de geotextiles o geomallas conservando un mismo espesor de capa, segn la resistencia requerida para cada capa del refuerzo. (Ver numeral 10.3). 10.2.1.7 Para garantizar que el muro trabaje bajo los supuestos de diseo, principalmente bajo condicin sin presin hidrosttica se deber incluir un adecuado sistema de drenaje. Para tal efecto se considera lo siguiente: Drenaje en la base del muro: Para controlar los ascensos de los niveles freticos con las subsiguientes presiones hidrostticas se deber construir un sistema de drenaje en su base. Este drenaje estar compuesto por un geotextil No Tejido punzonado por agujas que cumpla la funcin de ltro y dentro del cual se colocar un material drenante que podrn ser gravas con granulometra entre 1/2 y 3 (este sistema se conoce como colchn drenante). Otra alternativa es la colocacin de un sistema de drenaje con geodrn (Ver Captulo 9) o cualquier otra forma de drenaje sugerida por el ingeniero diseador del proyecto. El colchn drenante tendr un espesor no menor a 0.3 m en lo posible cubrir toda la supercie de cimentacin del muro. El colchn ayudar a la disipacin de la presin de poros y al abatimiento del nivel fretico. La presencia del colchn drenante afectar el valor del ngulo de friccin generado por el muro en la cimentacin. Este ngulo de friccin ser el generado por el contacto del geotextil punzonado por agujas y el suelo, sobre el que se apoya (). Este valor vara entre el 92 al 96% de dependiendo del tipo de suelo (Ver Tabla 10.5). Lluvias, escorrentas y aguas de inltracin: Para el control del agua aportada de esta forma existen dos sistemas principales; a saber lloraderos y drenes al espaldn del muro. Los lloraderos evacuarn el agua que por inltracin pueda llegar hasta la zona reforzada con el geosinttico. Estos lloraderos se podrn construir con tubera perforada forrada con un geotextil No Tejido punzonado por agujas, o con geodren planar con pendiente no menor al 3% en el rea de refuerzo y que sobresalga de la cara del muro. Para la recoleccin del agua evacuada por los lloraderos se recomienda construir una canaleta en la parte inferior de la cara del muro para evitar la socavacin en la base del mismo. Para el espaldn del muro se recomienda la instalacin de un sistema compuesto por geodrn planar cubriendo la altura total del muro terminando el sistema con un geodrn circular o un drn trinchera tipo sub-drn francs (Ver Captulos 8 y 9).

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10.2.2 Determinar las propiedades ingenieriles del suelo de fundacin10.2.2.1 Determinar los parmetros de resistencia Cu, o c y . 10.2.2.2 Determinar los pesos unitarios t, d y las propiedades ndice del material. 10.2.2.3 Localizacin del nivel fretico.

10.2.3 Determinar las propiedades del suelo a usar en la construccin del muro y Ias del relleno de connamiento10.2.3.1 Determinar la gradacin y el ndice de plasticidad, vericando si cumplen con las especicaciones mnimas exigibles para los materiales de relleno. Estas recomendaciones mnimas son: Se recomienda que para el material de conformacin del muro se emplee un material que posea un ndice de plasticidad mximo de 20 y un contenido de nos < 50%, evaluando las deformaciones que se puedan presentar. En el caso de utilizarse un material granular deber evaluarse la supervivencia del geosinttico a las condiciones de instalacin, esto es, el tamao mximo del agregado, la altura mnima de las capas de compactacin y la presin de contacto que generen los equipos de construccin, como se explica en la gua sobre diseo de estabilizacin y separacin de subrasantes (Ver Captulo 4). En el caso de geomallas uniaxiales se recomiendan utilizar suelos en su mayora granulares debido al efecto de trabazn que este tipo de refuerzo genera en el suelo. Algunas entidades gubernamentales manejan sus especicaciones de construccin particulares. Por ejemplo las normas generales de construccin de carreteras empleada por el Ministerio de Transporte a travs Instituto Nacional de Vas en su Artculo 220 de 2007, establece los requisitos para materiales a utilizar en la conformacin de terraplenes. Estos requisitos son los siguientes:

Tabla 10.1 Especicaciones generales del material para construccin de terraplenes INVIAS Art. 220-07

Otras entidades como la FHWA para la construccin de suelos en tierra reforzada en proyectos viales como accesos a puentes donde los asentamientos deben ser mnimos, recomiendan que el suelo de relleno tenga las siguientes propiedades:

Tabla 10.2 Especicaciones suelos de relleno, segn la FHWA1

ndice de plasticidad no debe ser mayor a 6

1

NATIONAL HIGHWAY INSTITUTE, FEDERAL HIGHWAY ADMINISTRATION, Mechanically Stabilized Earth Walls And Reinforced Soil Slopes Design And Construction Guidelines, FHWA-NHI-00-043, March 2001.

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MUROS DE CONTENCIN REFORZADOS CON GEOSINTTICOS

Por lo general el material ms apropiado para ser utilizado en rellenos de tierra reforzada es aquel de tipo granular con un mnimo de nos (se pueden emplear materiales tipo sub-base granular). Sin embargo este tipo de material es cada vez ms escaso y su transporte incrementa los costos del proyecto, haciendo que este no sea econmicamente viable. Una de las ventajas ms importantes de este tipo de sistemas de refuerzo, es la posibilidad de trabajar con losCAPTULO 10

mismos materiales que se encuentran en el sitio de la obra. Sin embargo hay que tener en cuenta los procedimientos de compactacin de este tipo de suelo, debido a que en pocas de lluvia se incrementa la dicultad de compactarlos y llevarlos a una densidad considerable. Se debe hacer nfasis en el sistema de drenaje a emplear ya que un aumento del contenido de humedad en la masa de suelo disminuye la resistencia al corte rpidamente. En el caso de considerarse la utilizacin de materiales plsticos o arcillosos se recomienda que estos sean mejorados con materiales granulares con el n de reducir sus caractersticas de deformacin bajo condiciones de humedad y carga. En Colombia se han presentado experiencias en las cuales se emplearon materiales con una fraccin granular menor al 50% y plasticidades medianas a baja. En el caso de emplear este tipo de materiales es importante obtener los anlisis completos del material para determinar el comportamiento del sistema en suelo reforzado, comparado con respecto a las deformaciones a largo plazo segn el uso o aplicacin que se le de al muro. El estudio y anlisis de estos comportamientos generados principalmente por los asentamientos y consolidacin del material de relleno pueden ser medidos en un programa de elementos nitos. 10.2.3.2 Determinar la humedad ptima opt y el dmax, datos obtenidos de un ensayo Proctor modicado. Se recomienda que el material a usar en la construccin del muro se compacte al 95% del Proctor modicado. 10.2.3.3 Obtener el ngulo de friccin interna por medio de los ensayos de corte directo drenados o un ensayo triaxial.

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10.2.4 Establecer los factores de seguridad a usar durante el diseo10.2.4.1 Estabilidad Interna Determinar la resistencia a la tensin admisible del geotextil. Tadm FS Donde: Tult FSg = = Resistencia ltima del geotextil por el mtodo de la tira ancha. (ASTM D 4595)2. Valores recomendados de 1.3 a 1.5 para condiciones estticas. El ingeniero diseador debe revisar y seleccionar el factor de seguridad ms apropiado de acuerdo a las caractersticas de cada proyecto, segn las caractersticas de los materiales y la aplicacin que se le de a este tipo de estructura. FRID FRFL FRDQB = = = Factor de Reduccin por daos durante la instalacin. Factor de Reduccin por carga continua sobre el geotextil (uencia). Factor de Reduccin por degradacin qumica/biolgica. = = Tult / FS (FRID * FRFL* FRDQB) (10.2) (10.3)

Los valores recomendados para los factores de reduccin se encuentran en la Tabla 3.1 y Tabla 3.2 del presente manual.2 Es importante recordar que los valores obtenidos del ensayo de resistencia a la tensin por el mtodo Grab, si se pasan a un ancho equivalente de 1.0 metro, sern mayores a los obtenidos por el mtodo de la tira ancha, principalmente por el efecto de adelgazamiento que sufre la muestra durante el ensayo, haciendo que la relacin de Poisson exceda el valor de 0.5. El ensayo Grab es representativo para los valores de produccin y nunca reeja el comportamiento ingenieril del geotextil como refuerzo.

10.2.4.2 Estabilidad externa y asentamientos Los factores que se mencionan a continuacin son los factores mnimos recomendados por la AASHTO para el clculo y diseo de muros en suelo reforzado para accesos a puentes segn los lineamientos de la FHWA. La seleccin de estos valores deben ser establecidos por el ingeniero diseador segn las caractersticas geomecnicas de los materiales a utilizar y de las condiciones propias del proyecto.

Tabla 10.3 Factores de seguridad mnimos para anlisis esttico

Tabla 10.4 Factores de seguridad para anlisis ssmico

10.2.5 Diseo de Estabilidad Interna10.2.5.1 Determinar las dimensiones preliminares del muro. Por razones constructivas y para evitar el embombamiento en la cara externa en cada una de las capas se recomienda que la altura de las mismas no exceda los 50 cm, aunque el resultado obtenido en los clculos haya arrojado valores mayores. Dimensin de la base del muro. En la mayora de los casos se asume inicialmente mayor o igual a 0.7 veces la altura mxima. 10.2.5.2 Desarrollar los diagramas de presin lateral de tierras para la seccin reforzada. Estos se componen por la sumatoria de los valores obtenidos para el empuje lateral de tierras, por cargas muertas, cargas vivas y ssmicas. 10.2.5.3 Calcular los mximos esfuerzos horizontales en cada capa de refuerzo. 10.2.5.4 Disear la separacin vertical entre capas y las longitudes de desarrollo del geotextil para cada una de estas. Dimensionamiento de la separacin vertical entre capas de refuerzo Sv:MUROS DE CONTENCIN REFORZADOS CON GEOSINTTICOS

Se evalan primero las presiones de tierra originadas por la presin del suelo, de las cargas, sobrecargas y las cargas vivas.

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PS SC CVCAPTULO 10

= = = =

Ka * * z Ka * q P (x2z / R5) PS + SC + CV

(10.3) (10.4) (10.5) (10.6)

h Donde: PS Ka z SC q D CV P x R = = = = = = = = = = = =

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Presin debida al suelo tan2 (45 - /2), coeciente de presin activa ngulo de friccin del suelo de relleno en la zona reforzada Peso unitario del suelo de relleno Profundidad desde la supercie hasta la capa en estudio Presin debida a sobrecargas *D. Sobrecargas en la supercie, donde es el peso unitario de la sobrecarga Profundidad del suelo de sobrecarga Presin debida a las cargas vivas Cargas concentradas Distancia horizontal entre la carga y la cara vertical del muro Distancia radial entre el punto de carga sobre el muro y donde la presin est siendo calculada

Al determinar cada una de estas presiones se hace su sumatoria, teniendo en cuenta que esta se realiza en la profundidad correspondiente a cada una de las capas de refuerzo. Al hacer un diagrama de cuerpo libre en el diagrama de presiones laterales totales y sumando las fuerzas en la direccin horizontal, se obtiene la siguiente ecuacin para calcular la separacin vertical entre las capas de refuerzo. SV Donde: SV Tadm h FSg = = = = Separacin vertical (Espesor de cada capa) Esfuerzo admisible del geosinttico, calculado segn ecuacin (10.2) La presin lateral total en la profundidad total Factor de seguridad global (usar 1.3 a 1.5) = Tadm / (h * FS) (10.7)

Clculo de las longitudes de desarrollo del refuerzo con geosinttico:

Estas se componen por tres longitudes que sumadas arrojan la longitud total a utilizarse por capa en la seccin transversal del muro.

1. Longitud geomtrica hasta la zona de falla, Lg (Ver Figura 10.3) Lg / (H-z) = Lg = tan (45 - /2) (H-z) * tan (45 - /2) (10.8)

Figura 10.3 Despiece de las capas.

2. Longitud de empotramiento, Le Esta corresponde a la supercie de empotramiento por detrs de la zona de falla, donde debido a la interaccin de suelo-geotextil o suelo-geomalla se desarrollan las fuerzas resistentes.

Figura 10.4 Clculo de la longitud de empotramiento del refuerzo

Haciendo sumatoria de fuerzas en X: Fx, se obtiene: h * SV * FS Fza. Corte Le = = = = 2 * Fza. Corte * Le c + *tan h * SV * FS / 2 (c + *tan) (10.9)

Donde es el ngulo de friccin entre el suelo y el geosinttico de refuerzo, obtenido por medio del mtodo de ensayo de la norma ASTM D 5321, con el cual se determina la resistencia al corte en la supercie de contacto entre el suelo y el geosinttico entre geosinttico y geosinttico segn sea el caso. Este es uno de los ensayos ms importantes a nivel de diseo que se recomienda realizar en aplicaciones de refuerzo con geosintticos, con los cuales se obtienen diseos ptimos y ecientes segn los materiales presentes en cada proyecto.

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La fuerza de adherencia suelo geotextil disipa los esfuerzos generados por las presiones laterales a las que se ve sometida la estructura en suelos friccionantes y cohesivos de la siguiente forma: FCCAPTULO 10

=

2 Le (Ca * L + h * tan )

(10.10)

Donde: FC Ca tan h = = = = Fuerza de adherencia suelo geotextil a lo largo de la longitud de empotramiento Cohesin suelo geotextil Coeciente de friccin suelo geotextil Presin normal efectiva a la profundidad del refuerzo

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A continuacin se presenta el procedimiento de ensayo para medir la adherencia suelo geosinttico presentado por Koerner3. Este procedimiento se recomienda para proyectos de gran tamao en los cuales la informacin geotcnica debe tener un grado de certeza mayor para el proceso de realizacin y ajuste del diseo de la estructura. Este ensayo es una variacin del ensayo de corte directo en el cual se coloca una muestra representativa del suelo ubicada en la parte inferior de la caja de prueba para ser compactada al porcentaje estimado a usar en campo (se recomienda que sea al 95% del ensayo Proctor modicado). Una vez se compacta la ltima capa de material se enrasa, se coloca la parte mvil de la caja seguido de la capa de geosinttico y nalmente el suelo restante compactado y enrasado. Haciendo varios ensayos con diferente presin normal, preferiblemente en el rango de presiones a las que ser sometido el geosinttico, se encuentra la variacin de la resistencia al cortante mximo max en funcin del esfuerzo normal n. Dibujando la envolvente de falla para los diferentes niveles de esfuerzo calculados (Ver Figura 10.5) se miden en esta grca los valores de Ca y .

Figura 10.5 Envolvente de falla ensayo de corte directo para geosintticos.

Una vez nalizado el ensayo se puede realizar el ensayo de corte directo para el material de relleno para determinar cual es la eciencia del sistema suelo geosinttico frente a la interaccin suelo suelo. Segn la norma ASTM D 5321, las dimensiones de la caja para el ensayo de corte directo debern ser por lo menos 300 mm x 300 mm. Koerner recomienda el uso de este tipo de cajas especialmente para ensayos empleando suelo geomalla, suelo geored o suelo geomembrana, esto con el n de minimizar los efectos de escala. Tambin se hace la aclaracin que para ensayos suelo geotextil se pueden utilizar cajas de 100 mm x 100 mm teniendo en cuenta los siguientes parmetros:

3

Koerner R.M., Designing With Geosynthetics, 5 ED.

Usar el tipo de suelo especco del lugar del proyecto Controlar la densidad y la humedad de la muestra El ensayo se debe realizar con el suelo saturado Utilizar el mismo tipo de lquido encontrado in-situ (Ej.: Lixiviado)

Figura 10.6 Ensayo de corte con geosintticos.

Las magnitudes de Ca y dependen directamente del tipo de geosinttico y de las propiedades fsicas y mecnicas del suelo de relleno, tales como su granulometra, plasticidad y las ms importantes la cohesin y friccin del suelo. En el captulo 2 se describe el procedimiento de ensayo segn la norma ASTM D 5321. En las Tablas 10.5 y 10.6 se referencian algunos ensayos realizados para determinar los valores de Ca y segn el tipo de suelo y el tipo de geotextil. Estos valores tambin son expresados en funcin de c y como un porcentaje de los mismos.

Tabla 10.5 Valores tpicos de para distintos tipos de arenas4

Para suelos con porcentaje de contenido de nos se tienen los siguientes valores:

Tabla 10.6 Valores de Ca y para suelos con contenido de nos y geotextiles Tejidos de cinta plana

4

Koerner R.M., Designing With Geosynthetics, 5 ED, pag.127, Tabla 2.5.

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Para prediseos o diseos de muros en suelo reforzado de baja altura y sometidos a cargas muertas menores se puede tomar un valor de entre 0.7 y 0.85, siendo 0.7 el valor ms conservador. En cierto tipo de aplicaciones el conocimiento del ngulo de friccin entre el suelo y el geosinttico es ms relevanteCAPTULO 10

para la estabilidad externa que el conocimiento de este para el chequeo de estabilidad interna. 3. Longitud del doblez superior Lo = Para efectos prcticos asumirla siempre igual a 1.0 metro

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La longitud total a usarse para cada capa de geotextil ser entonces: LT = Lg + Le + Lo + SV (10.11)

Que nalmente podr ser acomodada a una medida constructiva que corresponda a mltiplos de 0.50 m. El instituto nacional de vas de los Estados Unidos de Amrica y la FHWA en su documento Mechanically Stabilized Earth Walls and Reinforced Soil Slopes Design and Construction Guidelines recomienda que la longitud mnima del refuerzo en este tipo de estructuras sea mayor o igual a 0.75 veces la altura del muro y que la longitud del refuerzo sea la misma en toda la altura del muro.

10.2.6 Anlisis de la estabilidad externa del muro Revisar la estabilidad al deslizamiento Revisar la estabilidad al volcamiento Revisar capacidad portante Revisar la estabilidad de la excavacin para la construccin del muro Revisar la estabilidad global

Las ecuaciones para la vericacin de la estabilidad externa se encuentran en la seccin 10.3 como parte de la solucin del ejemplo de diseo.

10.2.7 Anlisis de la estabilidad dinmicaEl anlisis de la estabilidad dinmica del muro se emplea nicamente para el estudio de la estabilidad externa del muro.

10.2.7.1 Presiones laterales debidas a sismos, mtodo pseudo-estticoLos sismos generan vibraciones en el suelo las cuales producen presiones laterales adicionales a las estticas generadas por el suelo de relleno, las cargas muertas y las cargas vivas que estn presentes y afectan la estructura. La teora ms conocida para calcular este tipo de sobrepresiones generadas en el suelo por efecto de un sismo para el diseo de estructuras de contencin es la propuesta por Mononobe-Okabe, la cual es una modicacin de la teora propuesta por Coulomb.

Segn Mononobe-Okabe el empuje total activo en condiciones de sismo es: Pas Para suelos granulares Pas = * Kas * * H2 (10.13) = * Kas * * H2 c * (Kas) * H (10.12)

El clculo o la estimacin del coeciente de presin activo Kas se determina mediante las siguientes ecuaciones: ah 1-av2

=

tan-1

(10.14)

DA

=

1+

sen (+) * sen(--) sen (++) * sen (-)

(10.15)

Kas

=

cos2 (--) DA * cos * cos * cos (++)2

(10.16)

Donde: ah av = = = = = = ngulo de inclinacin del trasds Inclinacin de la supercie del suelo retenido ngulo de friccin suelo - geotextil ngulo de friccin interna del material Coeciente ssmico horizontal Coeciente ssmico verticalMUROS DE CONTENCIN REFORZADOS CON GEOSINTTICOS

La Normas Colombianas de Diseo y Construccin Sismo Resistente NSR-98 en su ttulo A establece las zonas de amenaza ssmica por regiones y ciudades en nuestro pas clasicndolas por zona de amenaza ssmica. La zona de amenaza ssmica baja presenta valores de ah menores o iguales a 0.1g, las zonas de amenaza ssmica intermedia presenta valores entre 0.1 y 0.2g y por ltimo la zona de amenaza ssmica alta presenta aceleraciones mayores a 0.2g. Dependiendo del sitio de la construccin del muro y con base en estudios de amenaza ssmica se obtienen los coecientes de aceleracin ah y av. Para efectos prcticos se puede asumir ah entre 0.1g y 0.2g. Determinada la presin activa Pas se puede realizar la evaluacin de la estabilidad externa de la estructura. Debe tenerse en cuenta que en condiciones dinmicas, los factores de seguridad para deslizamiento, volcamiento y estabilidad interna son menores que en condiciones estticas (Ver Tabla 10.4).

10.2.8 Disear los sistemas de drenajePara el control de aguas superciales y subsuperciales. En los captulos 8 y 9 del presente manual se presenta una gua sobre el diseo de sistemas de drenaje donde se explica todo el procedimiento.

303

10.3 EJEMPLO DE DISEOSe requiere construir una estructura en suelo reforzado, para obtener una supercie adicional y conformar la bancadaCAPTULO 10

de una va de doble carril, que soportar trco pesado en los dos sentidos. Geometra del muro: Altura mxima: Longitud: Inclinacin de la cara: 12.0 m 75.0 m Vertical

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El suelo a utilizarse como material de relleno en la zona reforzada tiene las siguientes caractersticas y propiedades geomecnicas: c LL LP Pasa Tamiz 200 n dmax t opt = = = = = = = = = 1.4 T/m2 30 25 15 35 % 75 % 1.90 T/m3 1.78 T/m3 16%

El suelo de la ladera que servir al tiempo como fundacin, tiene las siguientes caractersticas: c LL LP Pasa Tamiz 200 T = = = = = = 1.0 T/m2 26 40 23 27 % 1.70 T/m3

Se tiene adems una estructura de pavimento con los siguientes espesores y sus respectivos pesos unitarios: Sub-base granular: Base granular: Carpeta asfltica: 40 cm, 1.9 T/m3 20 cm, 2.0 T/m3 10 cm, 2.2 T/m3

Disear el muro estableciendo la separacin vertical entre capas, las longitudes de desarrollo del geotextil y vericar su estabilidad externa.

Solucin: Evaluacin de cargas: Sobrecargas uniformes

Para el clculo de sobrecargas se tendr en cuenta la carga generada por la estructura de pavimento ubicada en la corona del muro. En aplicaciones viales la AASHTO recomienda como sobrecarga mnima la generada por un espesor de 0.60 m, repartida uniformemente sobre toda la supercie superior del muro. q q q Cargas vivas = = = ( * d) 0.4m * 1.9T/m2 + 0.2m * 2.0T/m2 + 0.1m * 2.2T/m2 1.38 T/m2

Se deben tener en cuenta todas las cargas puntuales y longitudinales ubicadas en la parte superior del muro, tales como muros de borde de va, cimientos, etc., para este caso en particular se tom la carga viva generada por el trco como se muestra en la siguiente gura.

Figura 10.7 Esquema de eje Tandem para clculo para cargas vivas.

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Presin lateral debida a carga puntual Qp (Ecuacin de Boussinesq modicada por experimentacin)

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CAPTULO 10

Para m 0.4 0.28 n2 (0.16 + n )2 3

Para m > 0.4 1.77 m2 n2 (m2 + n2)3

H

H2 Qp

=

H

H2 Qp

=

H = H cos2 (1.1)Figura 10.8 Presiones laterales de suelo debida a una carga supercial puntual.

Presin lateral debida a carga lineal QL (Ecuacin de Boussinesq modicada por experimentacin)

Para m 0.4 H H QL Resultante: PH = 0.55 QL = 0.20 n (0.16 + n )2 3

Para m > 0.4 H H QL Resultante: 0.64 (m2 + 1) = 1.28 m2 n (m2 + n2)2

PH

=

Figura 10.9 Presiones laterales de suelo debida a una carga supercial lineal.

Se calculan los incrementos de carga generados por cada rueda y se graca el esfuerzo horizontal total producido por todas las llantas sobre la cara del muro con respecto a la profundidad.

Tabla 10.7 Clculo de distribucin de esfuerzos por cargas vivas con respecto a la profundidad

Figura 10.10 Esfuerzos verticales debido a las cargas vivas.

10.3.1 Anlisis de Estabilidad InternaDatos del suelo: c t d Datos del muro: Sobrecargas Altura mxima Base = = = 1.38 T/m2 12.0 m 10.2 m = = = = 1.4 T/m2 30 1.78 T/m3 1.90 T/m3

307


Datos del material de refuerzo: Los geosintticos seleccionados para la realizacin de este ejemplo son: geotextil Tejido T2400, geotextil TR4000 y geomalla uniaxial TT090.CAPTULO 10

Geotextil Tejido T2400: Tadm Tult Tadm Tadm = = = = Tult / FRID * FRFL * FRDQB 40 KN/m (Ver Apndice A: Especicaciones De Productos) 40 KN/m / (1.2 * 2.2 * 1.0) 15.1 KN/m = 1.5 T/m

MANUAL DE DISEO

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Geotextil Tejido TR4000: Tadm Tult Tadm Tadm = = = = Tult / FRID * FRFL * FRDQB 65 KN/m (Ver Apndice A: Especicaciones De Productos) 65 KN/m / (1.2 * 2.2 * 1.0) 24.6 KN/m = 2.5 T/m

Geomalla TT090: Tadm Tult Tadm Tadm = = = = Tult / FRID * FRFL * FRDQB 90 KN/m (Ver Apndice A: Especicaciones De Productos) 90 KN/m / (1.2 * 2.0 * 1.0) 37.5 KN/m = 3.8 T/m

Debido a que el muro presenta una altura mayor de 7 m, se decidi dividir la altura del muro en 3 segmentos, cada segmento del muro constar de un tipo de refuerzo diferente y una separacin entre capas constante, todo esto con el n de simplicar el proceso de diseo y ejecucin del proyecto. Tercio inferior: 12.0 m z 8.0 m Debido a que los esfuerzos a esta profundidad sern mucho mayores, se seleccion la geomalla TT090 para el refuerzo en este tercio. Como ilustracin para una profundidad de z = 10.0 m Ka h h h h = = = = = tan2 (45 - /2) = 0.333 PS + SC + CV Ka * * z + Ka * q + CV 0.333 * 1.78 * 10.0 + 0.333 * 1.38 + CV 6.39 T/m2 + CV

Donde CV es originado por las cargas vehiculares (Ver Tabla 10.7). CV CV = = (h + h) 0.035 T/m2

Separacin vertical entre capas de refuerzo SV:

Con un Factor de Seguridad Global FSg = 1.3

Se obtiene una separacin vertical para esta capa de: SV SV SV = = = Tadm / (h * FS) 3.8 / (6.39 + 0.035) * 1.3) 0.45 m 0.40 m de separacin

Longitud geomtrica hasta la zona de falla, Lg: Lg Lg Lg = = = (H-z) * tan (45 - /2) (12.0 10.0) * tan (45 30/2) 1.15 m

Longitud de empotramiento, Le: Le = h * SV * FS / 2 * (c + * tan)

Donde: tan = = = 0.8 24 0.445MUROS DE CONTENCIN REFORZADOS CON GEOSINTTICOS

Entonces la longitud de empotramiento de la capa en consideracin es: Le Le = = 3.8 / 2 * (1.4 + 1.78 * 10.0 * 0.445) 0.21 m

Debido a que Le no puede ser menor que 1.00 m se toma este valor para el diseo de la capa. Le min = 1.00 m

309

Por lo que la longitud del refuerzo para la capa en z = 10.0 m es igual a: LTCAPTULO 10

= = =

Lg + Le 1.15 m + 1.00 m 2.15 m

LT LT

Para el caso de refuerzo con geomallas la longitud del doblez no se cuantica debido a que la geomalla en la mayora de los casos no hace parte de la fachada del muro. Debido a que no slo se debe garantizar la estabilidad interna del muro sino tambin la estabilidad externa; la longitud a usar en los refuerzos fue igual al 85% de la altura del muro, por lo que: LT = 10.2 m

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Para muros con alturas menores a 3.0 m se recomienda que la longitud a utilizar no sea menor que 2.4 m. Tercio medio: 8.0 m z 4.0 m Esta seccin del muro comprende el refuerzo entre los 4.0 m y los 8.0 m de altura de la estructura. Para este tercio de la estructura se seleccion el geotextil Tejido TR4000 el cual tiene la resistencia apropiada para el refuerzo de esta parte del muro. Como ilustracin para una profundidad de z = 6.0 m h h h h = = = = PS + SC + CV Ka * * z + Ka * q + CV 0.333 * 1.78 * 6.0 + 0.333 * 1.38 + CV 4.02 T/m2 + CV

Donde CV es originado por las cargas vehiculares (Ver Tabla 10.7). CV = 0.113 T/m2

Separacin vertical entre capas de refuerzo SV:

Con un Factor de Seguridad Global FSg = 1.3

Obtenindose una separacin vertical para esta capa de: Sv SV SV = = = Tadm / (h * FS) 2.5 / (4.02 + 0.113) * 1.3) 0.46 m 0.40 m de separacin


Longitud de empotramiento, Le: Le = h * SV * FS / 2*(c + * tan)

Donde: tan = = = 0.8 24 0.445

Entonces la longitud de empotramiento de la capa en consideracin es: Le Le = = 2.5 / 2 * (1.4 + 1.78 * 6.0 * 0.445) 0.20 m

Debido a que Le no puede ser menor que 1.00 m se toma este valor para el diseo de la capa. Le min = 1.00 m

Por lo que la longitud del refuerzo a usar para la capa en z = 6.0 m es igual a: LT LT LT = = = Lg + Le + Lo + SVMUROS DE CONTENCIN REFORZADOS CON GEOSINTTICOS

3.46 m + 1.00 m + 1.00 m + 0.40 m 5.86 m

Para el caso de refuerzo con geotextil se cuantica la longitud del doblez y la longitud de la separacin vertical para el clculo de la longitud total de la capa. Teniendo en cuenta la recomendacin de que la longitud del refuerzo sea la misma en toda la altura del muro la longitud a usar para el geotextil es: LT LT = = 0.85 * 12.0 m + 1.00 m + 0.40 m 11.5 m

Aproximado al mltiplo de 0.50 m ms cercano. Tercio superior: 4.0 m z 0.0 m Esta seccin del muro comprende el refuerzo entre la corona del muro y los 4.0 m de altura de la estructura. Para este tercio de la estructura se seleccion el geotextil Tejido T2400 el cual tiene la resistencia necesaria para el refuerzo en esta parte del muro.

311

Como ilustracin para una profundidad de z = 4.0 m hCAPTULO 10

= =

0.333 * 1.78 * 4.0 + 0.333 * 1.38 + CV 2.83 T/m2 + CV

h

Donde CV es originado por las cargas vehiculares (Ver Tabla 10.7). CV = 0.173 T/m2

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Separacin vertical entre capas de refuerzo SV: Sv Sv SV = = = Tadm / (h * FS) 1.5 / (2.83 + 0.173) * 1.3) 0.38 m 0.30 m de separacin


Longitud de empotramiento, Le: Le Le min = = 1.2 / 2 * (1.4 + 1.78 * 4.0 * 0.445) = 0.17 m 1.00 m

Longitud a utilizar para el refuerzo, LT:

La longitud del refuerzo a usar para la capa en z = 4.0 m es igual a: LT LT = = 0.85 * 12.0 m + 1.00 m + 0.30 m 11.5 m

Se debe realizar el procedimiento anterior para cada capa de refuerzo de la estructura, el resumen de este clculo se muestra en la Tabla 10.8.

TABLA 10.8 Clculo de los espesores y longitudes de capa

* La longitud total de las capas de refuerzo deben ser aproximadas a un mltiplo de 0.5m para facilitar su proceso constructivo. Estas longitudes deben ser revisadas una vez sea evaluada la estabilidad externa y global del talud.

10.3.2 Anlisis de estabilidad externa 10.3.2.1 Estabilidad al deslizamientoSe debe vericar que las fuerzas horizontales externas no originen un desplazamiento del muro en la direccin horizontal. Fuerzas Horizontales Resistentes Fuerzas Horizontales Actuantes (10.17)

FSD

=

La fuerza horizontal resistente es la fuerza cortante producida por la interaccin entre el suelo de fundacin y el geotextil en la zona reforzada, y el suelo de fundacin con el de relleno en la zona donde no hay refuerzo.

313


v vCAPTULO 10

=

c + v* tan = 1.38 T/m2 + 12.0 m * 1.78 T/m3

(10.18)

= = = =

22.74 T/m2 c + v * tan 1.4 T/m2 + 22.74 T/m2 * tan 24 11.52 T/m2 =*L = 11.52 T/m2 * 10.2 m = 117.55 T/m

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Fza. Cortante Fza. Cortante Fza. Cortante

Determinacin de fuerzas horizontales actuantes: Relleno de connamiento Pa Pa Sobrecarga PSC PSC Cargas vivas PCV (H / Qp) = PCV = 0.75 0.75 * (Qp / H) = 0.75 * (2.28 T / 12.0 m) = 0.14 T/m (10.21) = = q * Ka * H 1.38 T/m2 * 0.333 * 12.0 m = 5.52 T/m (10.20) = = * * H2 * Ka * 1.78 T/m3 * 144 m2 * 0.333 = 42.72 T/m (10.19)

Factor de seguridad al deslizamiento FSD FSD FSD = = = 117.55 / (42.72 + 5.52 + 0.14) 117.55 / 48.38 2.43 > 1.5

10.3.2.2 Estabilidad al volcamientoSe debe revisar que el momento producido por las fuerzas horizontales actuantes comparadas con el momento generado por las fuerzas resistentes no vaya a ocasionar un volcamiento del muro. El anlisis de estos momentos se hace tomando como referencia el extremo inferior izquierdo de la seccin transversal del muro. Momentos Actuantes Momentos Actuantes (10.22)

FSV

=

Determinacin de momentos resistentes: Momento generado por la sobrecarga MSC MSC = = q*L*L/2 1.38 T/m2 * 10.2 m * 5.1 m = 71.8 T.m/m (10.23)

Momento generado por el propio peso del muro MPM MPM MPM = = = H * L * *L / 2 12.0 m * 10.2 m * 1.78 T/m3 * 5.1 m 1111.15 T.m/m (10.24)

Determinacin de los momentos actuantes: Momento generado por la presin lateral de tierras MPT MPT = = 1/3 * H * Pa 1/3 * 12.0 m * 42.72 T/m = 170.9 T.m/m (10.25)

Momento generado por la sobrecarga MSC MSC = = * H * Psc * 12 m * 5.52 T/m = 33.12 T.m/m (10.26)

Momento generado por las cargas vivas MCV MCV = = 0.55 * H * Pcv 0.55 * 12.0 m * 0.14 T/m = 0.92 T.m/m (10.27)MUROS DE CONTENCIN REFORZADOS CON GEOSINTTICOS

Factor de seguridad al volcamiento FSV FSV FSV = = = (71.8 + 1111.15) / (170.9 + 33.12 + 0.92) 1182.95 / 204.04 5.8 > 2.0

10.3.2.3 Capacidad PortanteSe revisa que la capacidad portante del terreno sea lo sucientemente competente para soportar las cargas producidas por la construccin del muro. Un muro construido en suelo reforzado se puede asemejar a un cimiento continuo. La profundidad de la cimentacin debe tener un valor mnimo, con el n de garantizar una estabilidad general de la estructura y al mismo tiempo la reduccin de asentamientos debido a la carga del muro. Al tener en cuenta una profundidad de cimentacin se incrementa el factor de seguridad contra el deslizamiento de la estructura.

315

Segn Luciano Rivera5, en estructuras en las cuales exista la posibilidad de que las capas de suelo de la cimentacin puedan ser socavadas o erosionadas recomienda trabajar con las profundidades mnimas mostradas en la tabla 10.9, con el n de garantizarle a la estructura unas condiciones de estabilidad sucientes durante todo su perodo de diseo.CAPTULO 10

En caso de tener muros a media ladera se deber tener en cuenta una reduccin en la capacidad portante por efecto de disminucin de material de soporte en la base del muro. Para tal efecto, deber emplearse alguna de las metodologas propuestas por diversos autores, entre los que se encuentra Brinch Hansen o Meyerhoff modicado, y que se pueden encontrar en textos de diseo de cimentaciones.

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Tabla 10.9 Profundidades mnimas de cimentacin para muros en suelo reforzado y taludes

Se realiza el clculo de la capacidad portante del muro como se muestra a continuacin: ult Nc Nq N = = = = c NC + q Nq + B N 22.25 11.85 12.54 (10.28)

Donde Nc, Nq, N son los factores de carga planteados por Vesic (1973) para la ecuacin general de capacidad portante. Para la profundidad de desplante de la cimentacin se tom una profundidad de 1.0 m. Con base a estos datos se calcula la capacidad portante del suelo de fundacin sobre el cual se construir el muro en suelo reforzado. ult = 1 T/m2 * 22.25 + 1.0m * 1.7 T/m3 * 11.85 + 0.5 * 1.7 T/m3 * 10.2 m * 12.54 ult = 151.12 T/m2

Para determinar el esfuerzo aplicado real al suelo se emplea la ecuacin general para determinar el esfuerzo a una distancia y del centroide, y de donde se determinar el esfuerzo mximo y el esfuerzo mnimo para efectuar el chequeo por capacidad portante. y5

=

V / A +/- Mneto y / I

(10.29)

Fuente: RIVERA, L., Muros de Contencin de Suelo Reforzado con Cintas Metlicas y Geosintticos, 1 ED., Universidad Del Cauca, 2004.

Donde: y V A Mneto y I = = = = = = Esfuerzo aplicado a una distancia y del centroide del muro Sumatoria de fuerzas verticales rea de la seccin transversal del muro Sumatoria de momentos resistentes y actuantes Distancia al centroide Momento de inercia por unidad de longitud de la seccin (I = 1/12 L B3)

Debe vericarse la excentricidad de la carga: e e = = B/2 - M / V 10.2/2 (1182.45 204.4) / 272.88 = 1.52 m (10.30)

Se deber vericar que e < B/6. Si no se cumple entonces se recomienda ampliar la base del muro. Luego de determinar la excentricidad se determinan los esfuerzos mximos y mnimo en el frente y el taln respectivamente que son los ms crticos. De la ecuacin 10.29 tenemos: max max = = V / A + Mneto y / I V / (B * 1) + (e * V * B/2) / (1/12 * 1 * B3) (Se calcula por unidad de longitud de muro) max = V / B * ( 1 + 6e/B) = 50.5 Ton/m2

De la misma manera el esfuerzo mnimo ser entonces: min min = = V / A - Mneto y / IMUROS DE CONTENCIN REFORZADOS CON GEOSINTTICOS

V / B * ( 1 - 6e/B) = 2.83 Ton/m2

Vale la pena anotar que si el esfuerzo mnimo fuera igual o menor a cero se tendra una condicin en la que el muro por efecto de las fuerzas actuantes sobre este se est levantando en su parte posterior, generando una situacin de posible volcamiento de la estructura. Para determinar el factor de seguridad se emplea el esfuerzo mximo como esfuerzo actuante o aplicado que se compara con el esfuerzo resistente hallado antes. Entonces: aplicado FSCP FSCP = = = 50.5 T/m2 151.12 / 50.5 3.0 (Este factor debe ser igual o mayor a 3.0).

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10.3.3 Anlisis de estabilidad externa con cargas dinmicasCAPTULO 10

Coecientes ssmicos

Segn lo mencionado en la seccin 10.2.7 se utiliza un coeciente apropiado, en nuestro pas, este puede oscilar entre 0.10g y 0.20g, por lo que para el ejemplo se toma el ms crtico. ah av = = 0.20g 0.02g

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Clculo del coeciente de presin activa Kas

Utilizando las tres ecuaciones para el clculo del coeciente de presin activa de Mononobe-Okabe (Seccin 10.2.7) se obtienen los siguientes valores: DA Kas = = = 11.53 2.34 0.473

10.3.3.1 Estabilidad de deslizamiento bajo condiciones de cargas dinmicas Fza. Cortante = = 11.52 T/m2 117.55 T/m

A la fuerza resistente obtenida, deber sumrsele el aporte correspondiente a la carta pasiva por encontrarse el muro cimentado a 1 metro de profundidad: Kp Fp Fp = = = tan2 (45 + /2) 1/2kph2 2.18 T/m

Ntese que para muros con alturas importantes, el aporte de esta cua podra ser despreciable. Determinacin de fuerzas horizontales actuantes: Relleno de connamiento Pa Sobrecarga PSC Cargas vivas PCV (H/Qp) = PCV = 0.75 0.75 * (Qp /H) = 0.75 * (2.28 T / 12 m) = 0.14T/m = 1.38 T/m2 * 0.473 * 12.0 m = 7.83 T/m = * 1.78 T/m3 * 144 m2 * 0.473 = 60.57 T/m

Factor de seguridad al deslizamiento para cargas dinmicas FSDD FSDD = = (117.55+2.18) / (60.57 + 7.83 + 0.14) 1.74 > 1.125

10.3.3.2 Estabilidad al volcamiento:Determinacin de momentos resistentes: Momento generado por la sobrecarga MSC = 1.38 T/m2 * 10.2 m * 5.1 m = 71.8 T.m/m

Momento generado por el propio peso del muro MPM = 12.0 m * 10.2 m * 1.78 T/m3 * 5.1 m = 1111.15 T.m/m

Determinacin de los momentos actuantes Momento generado por la presin lateral de tierras MPT = 1/3 * 12.0 m * 60.57 T/m = 242.3 T.m/m

Momento generado por la sobrecarga MSC = * 12.0 m * 7.83 T/m = 47.0 T.m/m

Momento generado por las cargas vivas MCV = 0.55 * H * Pcv = 0.55 * 12.0 m * 0.14 T/m = 0.92 T.m/m

Factor de seguridad al volcamiento para cargas dinmicas FSVD FSVD FSVD = = = (71.8 + 1111.15) / (242.3 + 47.0 + 0.92) 1182.95 / 290.22 4.1> 1.5MUROS DE CONTENCIN REFORZADOS CON GEOSINTTICOS

10.4 EJEMPLO RELACIN BENEFICIO COSTOSe requiere reconstruir la banca de una va que ha presentado deslizamiento. Proponer la alternativa ms viable tcnica y econmica posible. La zona a reparar presenta la siguiente geometra: Altura Longitud Sobrecarga = = = 6.0 m 10.0 m 10.0 kPa

El material de la zona tiene una granulometra adecuada para utilizarse en la construccin.

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CAPTULO 10

Solucin: Para evaluar la alternativa ms viable, se realiz una comparacin entre una estructura de concreto reforzado y otra en suelo reforzado con geotextil: La diferencia en costos entre las dos alternativas es de 33%, sin tener en cuenta la diferencia de tiempo de ejecucin de cada una de las estructuras, en donde la alternativa de muro reforzado con geotextil es aproximadamente un 25% menor en tiempo de construccin comparado con el sistema tradicional de muro de concreto reforzado.

BIBLIOGRAFA KOERNER, R. M., Designing With Geosynthetics, 5 ED., U.S.A., 2005. U.S. DEPARTMENT OF TRANSPORTATION, FEDERAL HIGHWAY ADMINISTRATION, NATIONAL HIGHWAY INSTITUTE. PUBLICATION NO. FHWA HI-95-038, MAYO 1995. Geosynthetic Design and Construction Guidelines. NHI COURSE NO. 13213. GMEZ, J. N., Muros y Rellenos en Tierra Reforzada Consideraciones de Diseo y Experiencias de Construccin en Colombia. VII Congreso Colombiano de Geotecnia, Bogot, 1998. LESHCHISKY, D., PERRY, E.B., A Design Procedure For Geotextile Reinforced Wall, Geosynthetics 87, Vol. 1, Pags 95 - 107, 1987. CHANDLER, DOUGLAS, KIRKLAND, THOMAS, Design and Construction of a Geotextile Wall, Geosynthetics 91, Vol. 2, Pags 775 - 764, 1991. RIVERA, L., Muros de Contencin de Suelo Reforzado con Cintas Metlicas y Geosintticos, 1 ED., Universidad Del Cauca, 2004. NATIONAL HIGHWAY INSTITUTE, FEDERAL HIGHWAY ADMINISTRATION, Mechanically Stabilized Earth Walls And Reinforced Soil Slopes Design And Construction Guidelines, FHWA-NHI-00-043, March 2001. Traduccin Ing. Jaime Surez Daz. ESCOBAR, L., RUBIO, R., Estudio De La Interaccin Suelo Geotextil No Tejido, VI Congreso Colombiano De Geotecnia, 1997. ZORNBERG, J.N., SITAR, N., MITCHELL, J.K., Limit Equilibrium as Basis for Design of Geosynthetic Reinforced Slopes. ASCE, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol 124, No. 8, Pags 684 698, August 1998.MUROS DE CONTENCIN REFORZADOS CON GEOSINTTICOS

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Capitulo 10 Muros Contencion Reforzados Geosinteticos

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