Diseño de Muros de Contención con Gaviones

ESTRUCTURAS DE CONTENCIÓN S o l u c i o n e s A m b i e n t a l e s

ESTRUCTURAS DE ESTRUCTURAS DE CONTENCICONTENCIÓÓNN

Soluciones ambientales


TEMAS A TRATARTEMAS A TRATAR•• DEFINICIDEFINICIÓÓN;N;•• TIPOS;TIPOS;•• CARACTERCARACTERÍÍSTICAS, APLICACIONES Y LSTICAS, APLICACIONES Y LÍÍMITES;MITES;•• ESTRUCTURAS A GRAVEDAD EN GAVIONES;ESTRUCTURAS A GRAVEDAD EN GAVIONES;•• CARACTERCARACTERÍÍSTICAS TSTICAS TÉÉCNICAS Y FUNCIONALES;CNICAS Y FUNCIONALES;•• CARACTERCARACTERÍÍSTICAS DE LOS MATERIALES;STICAS DE LOS MATERIALES;•• CRITERIOS TECRITERIOS TEÓÓRICOS;RICOS;•• CCÁÁLCULO DEL EMPUJE;LCULO DEL EMPUJE;•• CRITERIOS PARA LA VERIFICACICRITERIOS PARA LA VERIFICACIÓÓN DE N DE

ESTABILIDAD;ESTABILIDAD;


•• DEFINICIDEFINICIÓÓNN•• Puede definirse como Puede definirse como estructura de estructura de

contencicontencióónn, a cualquier obra capaz de , a cualquier obra capaz de contener o soportar las presiones laterales contener o soportar las presiones laterales ((empujesempujes de tierra) generadas por un de tierra) generadas por un talud vertical o prtalud vertical o próóximo de la vertical. El ximo de la vertical. El suelo puesto por suelo puesto por detrazdetraz de la estructura se de la estructura se llama llama rellenorelleno..



•• TIPOLOGIATIPOLOGIA

•• ESTRUCTURAS A GRAVEDAD:ESTRUCTURAS A GRAVEDAD:•• Son estructuras en que el peso propio es Son estructuras en que el peso propio es

responsable por soportar el empuje del responsable por soportar el empuje del macizo a contenermacizo a contener..



•• CARACTERCARACTERÍÍSTICAS COMPLEMENTARES DE STICAS COMPLEMENTARES DE PROYECTO;PROYECTO;

•• EL SOFTWARE EL SOFTWARE ““GAWACGAWAC”” PARA VERIFICACIPARA VERIFICACIÓÓN DE N DE ESTRUCTURAS DE CONTENCIESTRUCTURAS DE CONTENCIÓÓN EN GAVIONES.N EN GAVIONES.

•• EJEMPLO DE APLICACIEJEMPLO DE APLICACIÓÓN PARA EL PROGRAMA.N PARA EL PROGRAMA.

TEMAS A TRATARTEMAS A TRATAR



MAMPOSTERIA DE PIEDRAMAMPOSTERIA DE PIEDRA CONCRETO CICLOPEOCONCRETO CICLOPEO GAVIONESGAVIONES


•• TIPOLOGIATIPOLOGIA

•• ESTRUCTURA EN CONCRETO ARMADOESTRUCTURA EN CONCRETO ARMADO•• EstEstáán bn báásicamente compuestos por dos sicamente compuestos por dos

losas de concreto dispuestas en forma de losas de concreto dispuestas en forma de "L" o "T invertida" en las cuales tambi"L" o "T invertida" en las cuales tambiéén n se puede introducir contrafuertes para se puede introducir contrafuertes para aumentar su rigidezaumentar su rigidez..




MUROS EN FORMA DE T INVERTIDA Y LMUROS EN FORMA DE T INVERTIDA Y L CONTRAFUERTESCONTRAFUERTES


•• TIPOLOGIATIPOLOGIA•• ESTRUCTURAS CON FICHAESTRUCTURAS CON FICHA•• BBáásicamente ellas estsicamente ellas estáán compuestas n compuestas

por "paneles", en las cuales una parte por "paneles", en las cuales una parte de la misma es enterrada en la de la misma es enterrada en la fundacifundacióón, dando estabilidad a la n, dando estabilidad a la parte expuesta, que es responsable parte expuesta, que es responsable por la contencipor la contencióón del macizo. n del macizo.




MURO PANTALLAMURO PANTALLATABLESTACADOSTABLESTACADOSLINEA DE ESTACASLINEA DE ESTACAS


•• TIPOLOGIATIPOLOGIA•• ESTRUCTURAS ANCLADASESTRUCTURAS ANCLADAS•• Son formadas por tableros delgados o Son formadas por tableros delgados o

vigas reticuladas asociadas a tensores vigas reticuladas asociadas a tensores metmetáálicos. Los esfuerzos generados sobre licos. Los esfuerzos generados sobre los tableros o sobre las vigas se transmiten los tableros o sobre las vigas se transmiten a la parte estable del macizo a trava la parte estable del macizo a travéés de s de los tensores metlos tensores metáálicoslicos..




ESTRUCTURA ANCLADA ESTRUCTURA ANCLADA -- PANELES O LOSASPANELES O LOSAS



ESTRUCTURA ANCLADA ESTRUCTURA ANCLADA -- VIGAS RETICULADASVIGAS RETICULADAS



••TIPOLOGIATIPOLOGIA••ESTRUCTURAS EN SUELO REFORZADOESTRUCTURAS EN SUELO REFORZADO••Son constituidas por un bloque estructural Son constituidas por un bloque estructural formado por el suelo y elementos de formado por el suelo y elementos de refuerzo. Dichos elementos de refuerzo son refuerzo. Dichos elementos de refuerzo son responsables por soportar los esfuerzos a responsables por soportar los esfuerzos a travtravéés de la movilizacis de la movilizacióón de la resistencia a n de la resistencia a la friccila friccióón del suelo de entorno, en el n del suelo de entorno, en el macizo estructural.macizo estructural.



TIERRA ARMADATIERRA ARMADA(Vidal 1969)(Vidal 1969)



GEOGRILLAGEOGRILLA



TERRAMESH VERDETERRAMESH VERDEMaccaferriMaccaferri 19791979



TERRAMESH SYSTEMTERRAMESH SYSTEMMaccaferriMaccaferri 19791979



•• CARACTERCARACTERÍÍSTICAS, APLICACIONES Y LSTICAS, APLICACIONES Y LÍÍMITESMITES•• ESTRUCTURAS EN CONCRETO ARMADOESTRUCTURAS EN CONCRETO ARMADO••En general muy utilizadas. Hoy su viabilidad En general muy utilizadas. Hoy su viabilidad econeconóómica se limita, en general, a estructuras con mica se limita, en general, a estructuras con altura entre 2 y 5 metros.altura entre 2 y 5 metros.

••Necesita de suelo de fundaciNecesita de suelo de fundacióón con buenas n con buenas caractercaracteríísticas fsticas fíísicas;sicas;

•• Es indispensable un sistema de drenaje eficaz;Es indispensable un sistema de drenaje eficaz;••Necesita mano de obra calificada para la preparaciNecesita mano de obra calificada para la preparacióón n de encofrados y armaduras;de encofrados y armaduras;

••No entran inmediatamente en funcionamiento.No entran inmediatamente en funcionamiento.



•• CARACTERCARACTERÍÍSTICAS, APLICACIONES Y LSTICAS, APLICACIONES Y LÍÍMITESMITES•• ESTRUCTURAS CON FICHAESTRUCTURAS CON FICHA••Generalmente conveniente cuando se desea crear Generalmente conveniente cuando se desea crear desniveles en suelos inestables o con construcciones desniveles en suelos inestables o con construcciones adyacentes y pradyacentes y próóximas.ximas.

•• Para contener desniveles arriba de los 4m dichas Para contener desniveles arriba de los 4m dichas estructuras deben merecer atenciestructuras deben merecer atencióón especial, no sn especial, no sóólo lo en ten téérminos de costos, pero principalmente con rminos de costos, pero principalmente con relacirelacióón al cn al cáálculo y construccilculo y construccióón, debido a los posibles n, debido a los posibles desplazamientos horizontales que pueden sufrir, desplazamientos horizontales que pueden sufrir, llegando a causar problemas estructurales en llegando a causar problemas estructurales en construcciones vecinas.construcciones vecinas.



•• CARACTERCARACTERÍÍSTICAS, APLICACIONES Y LSTICAS, APLICACIONES Y LÍÍMITESMITES•• ESTRUCTURAS ANCLADASESTRUCTURAS ANCLADAS••Usadas principalmente para las contenciUsadas principalmente para las contencióón de grandes n de grandes alturas en suelos de corte. En dichas condiciones se alturas en suelos de corte. En dichas condiciones se muestran sumamente versmuestran sumamente versáátiles a pesar de tiles a pesar de presentaren costo bastante alto y exigir mano de obra presentaren costo bastante alto y exigir mano de obra especializada, ademespecializada, ademáás de materiales sofisticados en su s de materiales sofisticados en su construcciconstruccióón.n.

••Necesitan poco espacio para su construcciNecesitan poco espacio para su construccióón.n.•• Esas estructuras se usaron ampliamente en Brasil por Esas estructuras se usaron ampliamente en Brasil por las dlas déécadas de 60 y 70, sobre todo en grandes obras cadas de 60 y 70, sobre todo en grandes obras viales.viales.



•• CARACTERCARACTERÍÍSTICAS, APLICACIONES Y LSTICAS, APLICACIONES Y LÍÍMITESMITES•• ESTRUCTURAS EN TIERRA REFORZADAESTRUCTURAS EN TIERRA REFORZADA••En los En los úúltimos altimos añños esas estructuras estos esas estructuras estáán n encontrando buena aceptaciencontrando buena aceptacióón junto al medio tn junto al medio téécnico, cnico, principalmente en los casos en que se necesite crear o principalmente en los casos en que se necesite crear o reconstituir un terraplreconstituir un terrapléén (obras viales, n (obras viales, ááreas reas industriales etc...). Para esos casos las estructuras en industriales etc...). Para esos casos las estructuras en suelo reforzado presentan bajo costo, facilidad y suelo reforzado presentan bajo costo, facilidad y rapidez constructiva, incluso para contenciones de rapidez constructiva, incluso para contenciones de grandes alturas.grandes alturas.



•• CARACTERCARACTERÍÍSTICAS, APLICACIONES Y LSTICAS, APLICACIONES Y LÍÍMITESMITES•• ESTRUCTURAS A GRAVEDADESTRUCTURAS A GRAVEDAD••Son los tipos mSon los tipos máás tradicionales y comunes, siendo s tradicionales y comunes, siendo tambitambiéén los mn los máás econs econóómicos en la gran mayormicos en la gran mayoríía de los a de los casos donde se necesiten pequecasos donde se necesiten pequeññas contenciones. as contenciones. Esto es debido a su facilidad constructiva, en tEsto es debido a su facilidad constructiva, en téérminos rminos de mano de obra y materiales usados. Pueden ser de mano de obra y materiales usados. Pueden ser clasificadas en rclasificadas en ríígidas y flexibles.gidas y flexibles.

•• Sin embargo presentan algunas limitaciones tSin embargo presentan algunas limitaciones téécnicas cnicas y aplicativas que son:y aplicativas que son:



•• CARACTERCARACTERÍÍSTICAS, APLICACIONES Y LSTICAS, APLICACIONES Y LÍÍMITESMITES•• ESTRUCTURAS A GRAVEDAD RESTRUCTURAS A GRAVEDAD RÍÍGIDASGIDAS••Necesitan de material de fundaciNecesitan de material de fundacióón con buenas n con buenas caractercaracteríísticas fsticas fíísicas (no aceptan asentamientos sicas (no aceptan asentamientos diferenciales);diferenciales);

•• Exigen un sistema de drenaje eficaz;Exigen un sistema de drenaje eficaz;•• En las aplicaciones hidrEn las aplicaciones hidrááulicas debe evitarse erosiones ulicas debe evitarse erosiones en la base de la estructura.en la base de la estructura.



•• CARACTERCARACTERÍÍSTICAS, APLICACIONES Y LSTICAS, APLICACIONES Y LÍÍMITESMITES•• ESTRUCTURAS A GRAVEDAD FLEXIBLESESTRUCTURAS A GRAVEDAD FLEXIBLES••En oposiciEn oposicióón a las limitaciones anteriormente n a las limitaciones anteriormente presentadas, las estructuras de contencipresentadas, las estructuras de contencióón flexibles, n flexibles, especialmente las ESTRUCTURAS FLEXIBLES EN especialmente las ESTRUCTURAS FLEXIBLES EN GAVIONES presentan una serie de cualidades que las GAVIONES presentan una serie de cualidades que las tornan tornan úúnicas, si se compara a todas las propuestas nicas, si se compara a todas las propuestas ttéécnicas rcnicas ríígidas anteriormente expuestas.gidas anteriormente expuestas.

•• Estaremos ahora hablando especEstaremos ahora hablando especííficamente de este ficamente de este tipo de estructuras.tipo de estructuras.



•• CARACTERCARACTERÍÍSTICAS, APLICACIONES Y LSTICAS, APLICACIONES Y LÍÍMITESMITES•• ESTRUCTURAS A GRAVEDAD EN GAVIONESESTRUCTURAS A GRAVEDAD EN GAVIONES

–– Las estructuras en gaviones son constituidas por Las estructuras en gaviones son constituidas por elementos metelementos metáálicos hechos con malla hexagonal licos hechos con malla hexagonal de doble torside doble torsióón, llenados con piedras. Son n, llenados con piedras. Son estructuras sumamente ventajosas, del punto de estructuras sumamente ventajosas, del punto de vista tvista téécnico y econcnico y econóómico, ya que poseen un mico, ya que poseen un grupo de caractergrupo de caracteríísticas funcionales que no hay en sticas funcionales que no hay en otro tipo de estructura.otro tipo de estructura.

–– De hecho, nosotros podemos considerar las De hecho, nosotros podemos considerar las contenciones en gaviones como estructuras:contenciones en gaviones como estructuras:



••CARACTERCARACTERÍÍSTICAS DE LAS ESTRUCTURAS A STICAS DE LAS ESTRUCTURAS A GRAVEDAD EN GAVIONES:GRAVEDAD EN GAVIONES:

–– MONOLMONOLÍÍTICAS;TICAS;–– RESISTENTES Y DURABLES;RESISTENTES Y DURABLES;–– FLEXIBLES Y ARMADAS;FLEXIBLES Y ARMADAS;–– PERMEABLES;PERMEABLES;–– DE BAJO IMPACTO AMBIENTAL;DE BAJO IMPACTO AMBIENTAL;–– PRPRÁÁCTICAS Y VERSATILES ;CTICAS Y VERSATILES ;–– ECONECONÓÓMICAS.MICAS.


CONTENCIONESA GRAVEDAD EN GAVIONES


CONTENCIONESA GRAVEDAD EN GAVIONES

ESCALONES EXTERNOS ESCALONES INTERNOS


Sonflexibles


Soportan esfuerzos de tracción


Son permeables


Son de construcción simple


Proporcionan bajo impacto ambiental


Son resistentes y económicas


Contenciones en carreteras


Contenciones enferrocarriles


Contenciones en áreas urbanas


Contencionesarquitectónicas


Contenciones industriales

BORDES

DIAFRAGMA

LATERALESPIRALalambre que une el diafragmacon la base del gavion y quefacilita la operacion de amarre

BORDES ENROLLADOSMECANICAMENTEdetalle que se debe exigir en todogavion como medida de segurudad


••CARACTERCARACTERÍÍSTICAS DE LOS MATERIALES:STICAS DE LOS MATERIALES:



••CARACTERCARACTERÍÍSTICAS DE LOS MATERIALES:STICAS DE LOS MATERIALES:–– EL ALAMBRE: EL ALAMBRE: de acero con bajo contenido de carbono, de acero con bajo contenido de carbono,

revestido con GALFAN (aleacirevestido con GALFAN (aleacióón zinc /aluminio) y recubierto n zinc /aluminio) y recubierto con PVC.con PVC.

ALAMBRE BCCALAMBRE BCC

GALMACGALMAC

PVCPVC



••CARACTERCARACTERÍÍSTICAS DE LOS MATERIALES:STICAS DE LOS MATERIALES:–– LA MALLA: LA MALLA: hexagonal, doble torsihexagonal, doble torsióón tipo 10 X 12n tipo 10 X 12



••CARACTERCARACTERÍÍSTICAS DE LOS MATERIALES:STICAS DE LOS MATERIALES:

–– LAS PIEDRAS: LAS PIEDRAS: Para el llenado de los gaviones pueden usarse Para el llenado de los gaviones pueden usarse materiales pmateriales péétreos o no, desde que su peso y caractertreos o no, desde que su peso y caracteríísticas sticas satisfagan las condiciones estsatisfagan las condiciones estááticas, las demandas ticas, las demandas funcionales y de durabilidad de la estructura.funcionales y de durabilidad de la estructura.

–– Los materiales utilizados son piedras provenientes de Los materiales utilizados son piedras provenientes de cantera, canto rodado etc que, por razones obvias deben cantera, canto rodado etc que, por razones obvias deben presentar alto peso especpresentar alto peso especíífico y no serien friables ni porosas fico y no serien friables ni porosas sobre todo en zonas muy frsobre todo en zonas muy fríías. La granulometras. La granulometríía del material a del material debe ser un a dos veces la mayor dimensidebe ser un a dos veces la mayor dimensióón de la malla n de la malla para evitar su ppara evitar su péérdida y garantizar el mayor peso especrdida y garantizar el mayor peso especíífico fico posible.posible.



••CRITERIOS TECRITERIOS TEÓÓRICOSRICOS–– Cualquiera que sea el tipo de estructura de contenciCualquiera que sea el tipo de estructura de contencióón, para su n, para su

aceptaciaceptacióón son necesarias verificaciones contra los varios tipos n son necesarias verificaciones contra los varios tipos posibles de falla.posibles de falla.

–– Para las estructuras Para las estructuras gavionadasgavionadas, las verificaciones son :, las verificaciones son :–– Seguridad contra el deslizamiento;Seguridad contra el deslizamiento;–– Seguridad contra el vuelco;Seguridad contra el vuelco;–– VerificaciVerificacióón de las tensiones transmitidas al terreno de fundacin de las tensiones transmitidas al terreno de fundacióón;n;–– VerificaciVerificacióón de las secciones intermedias;n de las secciones intermedias;–– VerificaciVerificacióón de la estabilidad Global del conjunto suelo/estructura.n de la estabilidad Global del conjunto suelo/estructura.



••CRITERIOS TECRITERIOS TEÓÓRICOSRICOSPara la realizaciPara la realizacióón de las verificaciones anteriormente n de las verificaciones anteriormente expuestas se necesita conocer todos los esfuerzos que expuestas se necesita conocer todos los esfuerzos que actactúúan sobre la estructura:an sobre la estructura:

WW == Peso propio de la estructura;Peso propio de la estructura;

σσ == Presiones mPresiones mááximas sobre el suelo de fundaciximas sobre el suelo de fundacióón;n;

NN == Resultante de las fuerzas normales en la base de la Resultante de las fuerzas normales en la base de la estructura; estructura;

EE== Empuje Empuje


CRITERIOS TECRITERIOS TEÓÓRICOSRICOS

•• EMPUJES DE TIERRA:EMPUJES DE TIERRA:–– El valor del empuje sobre una estructura depende de la El valor del empuje sobre una estructura depende de la

deformacideformacióón que esta sufre bajo su accin que esta sufre bajo su accióón. Efectun. Efectuáándose un ndose un experimento utilizando un paramento vertical mexperimento utilizando un paramento vertical móóvil, soportando un vil, soportando un desnivel de suelo, se verifica que la presidesnivel de suelo, se verifica que la presióón ejercida por el suelo n ejercida por el suelo varia con el desplazamiento del paramento.varia con el desplazamiento del paramento.

–– Cuando el paramento de aparta del suelo sostenido, hay una Cuando el paramento de aparta del suelo sostenido, hay una disminucidisminucióón del valor del empuje hasta un valor mn del valor del empuje hasta un valor míínimo que nimo que corresponde al total desarrollo de la resistencia a friccicorresponde al total desarrollo de la resistencia a friccióón del n del suelo.suelo.

–– Dicha condiciDicha condicióón es llamada n es llamada estado activo.estado activo. El empuje actuante en El empuje actuante en este instante es llamado este instante es llamado EMPUJE ACTIVOEMPUJE ACTIVO..



•• EMPUJES DE TIERRA:EMPUJES DE TIERRA:–– Si al contrario el paramento es movido contra el suelo, tendremoSi al contrario el paramento es movido contra el suelo, tendremos s

un aumento del valor del empuje hasta un mun aumento del valor del empuje hasta un mááximo cuando habrximo cuando habráála movilizacila movilizacióón total de la resistencia del suelo. En esa condicin total de la resistencia del suelo. En esa condicióón n de deformacide deformacióón tenemos el estado pasivo y el empuje que se n tenemos el estado pasivo y el empuje que se desarrolla es el desarrolla es el EMPUJE PASIVOEMPUJE PASIVO..

–– Caso el paramento se mantenga inmCaso el paramento se mantenga inmóóvil, el empuje conocido como vil, el empuje conocido como EMPUJE EN REPOSOEMPUJE EN REPOSO presentarpresentaráá valores ubicados entre los valores valores ubicados entre los valores de los empujes activo y pasivo. de los empujes activo y pasivo.


CRITERIOS TECRITERIOS TEÓÓRICOSRICOS•• EMPUJES DE TIERRAEMPUJES DE TIERRA



Empuje Pasivo

Empuje en Reposo

Empuje ActivoDeformaciones



Los mLos méétodos para determinacitodos para determinacióón del empuje pueden n del empuje pueden ser divididos en cuatro tipos principales:ser divididos en cuatro tipos principales:

11 -- MMéétodos en acuerdo con las teortodos en acuerdo con las teoríías as de Coulomb y Rankine.de Coulomb y Rankine.

22 -- MMéétodos "mixtos" de Equilibrio ltodos "mixtos" de Equilibrio líímite mite --plpláástico.stico.

33 -- MMéétodos de los Elementos finitostodos de los Elementos finitos44 -- MMéétodos de Equilibrio ltodos de Equilibrio líímitemite



–– DespuDespuéés de varios estudios, el ms de varios estudios, el méétodo de ctodo de cáálculo lculo propuesto e implementado en el Software GAWAC fue propuesto e implementado en el Software GAWAC fue el el Equilibrio lEquilibrio líímitemite que es muy utilizado en la forma de que es muy utilizado en la forma de un proceso grun proceso grááfico y especialmente a travfico y especialmente a travéés de s de programas de computadora.programas de computadora.

–– Sin embargo, a continuaciSin embargo, a continuacióón veremos la n veremos la secuencia secuencia simplificadasimplificada para la determinacipara la determinacióón del empuje y n del empuje y consecuente verificaciconsecuente verificacióón de un muro en gaviones n de un muro en gaviones utilizando la metodologutilizando la metodologíía de Coulomb.a de Coulomb.



••CCÁÁLCULO DEL EMPUJE (SEGUN COULOMB):LCULO DEL EMPUJE (SEGUN COULOMB):–– El empuje activo se calcula en funciEl empuje activo se calcula en funcióón:n:–– caractercaracteríísticas fsticas fíísicas de los suelossicas de los suelos γγs s , c, , c, ϕϕ;;–– de la altura de desarrollo del Empuje de la altura de desarrollo del Empuje H ;H ;–– de las sobrecargas actuantesde las sobrecargas actuantes qq–– y del coeficiente de empuje activoy del coeficiente de empuje activo KaKa–– El empuje segEl empuje segúún Coulomb es calculado por la fn Coulomb es calculado por la fóórmula:rmula:

aasa KcHKHE 221 2 −= γ



••CCÁÁLCULO DEL EMPUJE (SEGUN COULOMB):LCULO DEL EMPUJE (SEGUN COULOMB):–– El coeficiente de empuje activo (Ka) vale:El coeficiente de empuje activo (Ka) vale:

–– con:con:–– ββ== áángulo entre la horizontal y la superficie de empuje;ngulo entre la horizontal y la superficie de empuje;–– εε == áángulo de inclinacingulo de inclinacióón del talud de cuesta arriba y la n del talud de cuesta arriba y la

horizontal;horizontal;–– ϕϕ== áángulo de friccingulo de friccióón interno del suelo;n interno del suelo;–– δδ == áángulo de friccingulo de friccióón entre el suelo y la estructura. n entre el suelo y la estructura.

Para los gaviones Para los gaviones δδ = = ϕϕ

( )

( ) ( ) ( )( ) ( )

2

2

2

sensensensen1sensen

sen

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡+−−+

+−

+=

εβδβεϕδϕδββ

ϕβaK



••CCÁÁLCULO DEL EMPUJE (SEGUN COULOMB):LCULO DEL EMPUJE (SEGUN COULOMB):–– LLa altura de desarrollo del empuje (a altura de desarrollo del empuje (H)H), vale:, vale:

–– siendo,siendo,–– hh == la altura de la estructura;la altura de la estructura;–– BB== la base de la estructura;la base de la estructura;–– aa == ancho de la corona de la estructura;ancho de la corona de la estructura;–– αα== áángulo de inclinacingulo de inclinacióón de la estructuran de la estructura

( )[ ] αα costgaBhH −+=



••CCÁÁLCULO DEL EMPUJE (SEGUN COULOMB):LCULO DEL EMPUJE (SEGUN COULOMB):–– La superficie de aplicaciLa superficie de aplicacióón del empuje es:n del empuje es:



••CCÁÁLCULO DEL EMPUJE (SEGUN COULOMB):LCULO DEL EMPUJE (SEGUN COULOMB):LLa altura de aplicacia altura de aplicacióón del empuje (n del empuje (d)d), vale:, vale:

siendo,siendo,BB ==la base de la estructura;la base de la estructura;αα ==áángulo de inclinacingulo de inclinacióón de la estructuran de la estructura

αsen3

BHd −=



••CCÁÁLCULO DEL EMPUJE (SEGUN COULOMB):LCULO DEL EMPUJE (SEGUN COULOMB):Caso tengamos la acciCaso tengamos la accióón de sobrecarga esta debern de sobrecarga esta deberáá ser ser convertida en unaconvertida en una altura de suelo equivalente (altura de suelo equivalente (hshs)), que , que vale:vale:

siendo,siendo,qq== valor de la sobrecarga;valor de la sobrecarga;γγss ==peso especifico del suelopeso especifico del suelo

s

qhsγ

=



••CCÁÁLCULO DEL EMPUJE (SEGUN COULOMB):LCULO DEL EMPUJE (SEGUN COULOMB):Con la inclusiCon la inclusióón de la de sobrecarga el empuje activo (n de la de sobrecarga el empuje activo (EaEa) debe ser ) debe ser

mayoradomayorado y pasa a valery pasa a valer::

siendo,siendo,γγss == peso especifico del suelo;peso especifico del suelo;HH == la altura de desarrollo del empuje;la altura de desarrollo del empuje;HsHs == altura de suelo equivalente a la sobrecarga;altura de suelo equivalente a la sobrecarga;qq == el las sobrecargas actuantes;el las sobrecargas actuantes;KaKa == el coeficiente de empuje activo;el coeficiente de empuje activo;cc == la cohesila cohesióón del suelon del suelo

as

asa KcHHhKHE 221

21 2 −⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ += γ



••CCÁÁLCULO DEL EMPUJE (SEGUN COULOMB):LCULO DEL EMPUJE (SEGUN COULOMB):•• Entonces la altura de aplicaciEntonces la altura de aplicacióón del Empuje (d )se queda:n del Empuje (d )se queda:

•• siendo,siendo,•• HH == la altura de desarrollo del empuje;la altura de desarrollo del empuje;•• hshs == altura de suelo equivalente a la sobrecarga;altura de suelo equivalente a la sobrecarga;•• qq == el las sobrecargas actuantes;el las sobrecargas actuantes;•• BB == la base de la estructura;la base de la estructura;•• αα == áángulo de inclinacingulo de inclinacióón de la estructuran de la estructura..

αsen23

3B

hHhHHd

s

s −⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛++

=



••VERIFICACIONES:VERIFICACIONES:



•• VERIFICACIONES:VERIFICACIONES:–– VerificaciVerificacióón de las tensiones transmitidas al n de las tensiones transmitidas al

suelo de fundacisuelo de fundacióónn–– Especialmente cuando se verifica una estructura de altura Especialmente cuando se verifica una estructura de altura

importante, o cuando en presencia de suelos de malas importante, o cuando en presencia de suelos de malas caractercaracteríísticas, es necesario verificar si la capacidad de soporte de sticas, es necesario verificar si la capacidad de soporte de ese suelo es suficiente para soportar las tensiones de generadasese suelo es suficiente para soportar las tensiones de generadaspor la estructura.por la estructura.

–– SuponiSuponiééndose lineal la distribucindose lineal la distribucióón de tensiones en el suelo, y n de tensiones en el suelo, y siempre que la resultante estsiempre que la resultante estéé en el nen el núúcleo central de inercia, se cleo central de inercia, se tiene :tiene :



••VerificaciVerificacióón de las tensiones transmitidas al n de las tensiones transmitidas al suelo de fundacisuelo de fundacióónn

, , concon

σσ11 == PresiPresióón mn mááxima en el suelo de fundacixima en el suelo de fundacióón;n;σσ22 == PresiPresióón mn míínima en el suelo de fundacinima en el suelo de fundacióón;n;NN == Resultante de las fuerzas normales a la base de la estructura Resultante de las fuerzas normales a la base de la estructura

y vale:y vale:

la excentricidadla excentricidad

21 /61 mt

Be

BN

⋅⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +=σ

6Be <

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

−=N

MMBe atres

2

22 /61 mt

Be

BN

⋅⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −=σ

( ) αα sencos hv EEWN ++=


CRITERIOS TECRITERIOS TEÓÓRICOSRICOS••VerificaciVerificacióón de las tensiones transmitidas n de las tensiones transmitidas al suelo de fundacial suelo de fundacióónnDebido a la flexibilidad de las estructuras en gaviones, es posiDebido a la flexibilidad de las estructuras en gaviones, es posible ble admitir que la resultante estadmitir que la resultante estéé fuera del nfuera del núúcleo central de inercia, cleo central de inercia, desde que la tensidesde que la tensióón de traccin de traccióón no sea elevada. En esos casos, n no sea elevada. En esos casos, la base que no actla base que no actúúa totalmente en la distribucia totalmente en la distribucióón de los n de los esfuerzos. Se tiene, entonces, que calcular la excentricidad reesfuerzos. Se tiene, entonces, que calcular la excentricidad real:al:

parapara

tendremos:tendremos:

eBe −=′2 6

Be >

eN′

=32

1σ ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

′′−

=e

eB3

312 σσ


3d

e < B/6 e > B/6

CRITERIOS TECRITERIOS TEÓÓRICOSRICOS••VerificaciVerificacióón de las tensiones transmitidas al n de las tensiones transmitidas al suelo de fundacisuelo de fundacióónn

eN′

=32

1σ ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

′′−

=e

eB3

312 σσ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ +=

Be

BN 611σ ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ −=

Be

BN 612σ


CRITERIOS TECRITERIOS TEÓÓRICOSRICOS•• VerificaciVerificacióón de las secciones n de las secciones

intermediasintermedias

–– AdemAdemáás de las verificaciones anteriormente s de las verificaciones anteriormente presentadas, hay la posibilidad de ruptura al interno presentadas, hay la posibilidad de ruptura al interno de la estructura, asde la estructura, asíí pues se debe verificar tambipues se debe verificar tambiéén, n, los esfuerzos actuantes entre las camadas de la los esfuerzos actuantes entre las camadas de la estructura comparestructura comparáándolos con los valores admisibles ndolos con los valores admisibles que son definidos en base a las caracterque son definidos en base a las caracteríísticas de sticas de los materiales que componen la misma.los materiales que componen la misma.

–– Dicha verificaciDicha verificacióón sern seráá realizada con auxilio del realizada con auxilio del programa GAWAC.programa GAWAC.

PRUEBAS DE LABORATORIO Y ENSAYOS

Análisis de Estabilidad InternaEsfuerzos admisibles de corte y normales:

gadm cBN

+= *tan. ϕτ

10.25* −= gγϕ

30.50 −= gadm γσ

5.03.0 −= ug Pc

Donde:

)1.( npg −= γγ

;

; Angulo de fricción del gavión

; Cohesión del gavión en ton/m2; 1.7 malla 10x121.9 malla 8x10

; Peso especifico del gavión en ton/m3

)3/( mkguP)3/( mtonp

; Peso de la red metálica. 7.25 malla 10x12, 2.7mm8.20 malla 8x10, 2.7 mm

γ ; Peso especifico de la piedra




•• VerificaciVerificacióón de la estabilidad Global del n de la estabilidad Global del conjunto suelo/estructuraconjunto suelo/estructura–– Esta verificaciEsta verificacióón es realizada por el METODO DE BISHOP.n es realizada por el METODO DE BISHOP.

O

R

n

12

i


CRITERIOS TECRITERIOS TEÓÓRICOSRICOS••MMéétodo de BISHOPtodo de BISHOP

El mEl méétodo adopta superficies de ruptura ciltodo adopta superficies de ruptura cilííndricas. Son verificados posibles arcos ndricas. Son verificados posibles arcos de la ruptura que cortan el terraplde la ruptura que cortan el terrapléén, circundando la estructura de contencin, circundando la estructura de contencióón.n.

b

V

P

H

R

NT

L

O


CRITERIOS TECRITERIOS TEÓÓRICOSRICOS•• VerificaciVerificacióón de la estabilidad Global del n de la estabilidad Global del

conjunto suelo/estructuraconjunto suelo/estructura–– La parte del macizo definido por cada uno de esos arcos es La parte del macizo definido por cada uno de esos arcos es

dividido en franjas o ldividido en franjas o láámelas y se determina el coeficiente de melas y se determina el coeficiente de seguridad contra la ruptura a lo largo de esa superficie.seguridad contra la ruptura a lo largo de esa superficie.

–– Debe investigarse una serie de superficies para encontrarse Debe investigarse una serie de superficies para encontrarse el Factor de seguridad mel Factor de seguridad máás crs críítico (menor valor de tico (menor valor de FsFs). ). Como para la identificaciComo para la identificacióón de una superficie de la ruptura n de una superficie de la ruptura son necesarios tres parson necesarios tres paráámetros (la posicimetros (la posicióón horizontal y n horizontal y vertical del centro ademvertical del centro ademáás del valor del rayo), esta s del valor del rayo), esta investigaciinvestigacióón es bastante difn es bastante difíícil y algunos algoritmos pueden cil y algunos algoritmos pueden ser utilizados para la bser utilizados para la búúsqueda. Uno de los msqueda. Uno de los máás eficaz de s eficaz de esos usa una versiesos usa una versióón modificada del SIMPLEX que n modificada del SIMPLEX que normalmente se usa en investigacinormalmente se usa en investigacióón operacional.n operacional.


CARACTERCARACTERÍÍSTICAS COMPLEMENTARES STICAS COMPLEMENTARES DE PROYECTODE PROYECTO

•• NIVEL DE LA FUNDACINIVEL DE LA FUNDACIÓÓNNEs aconsejable anclar la estructura un mEs aconsejable anclar la estructura un míínimo de 0,30m para nimo de 0,30m para promover la retirada de la capa superficial de suelo orgpromover la retirada de la capa superficial de suelo orgáánico, nico, no recomendable para la fundacino recomendable para la fundacióón.n.



•• PREPARACIPREPARACIÓÓN DE LA FUNDACIN DE LA FUNDACIÓÓNNNormalmente una nivelaciNormalmente una nivelacióón del suelo en la cota de apoyo es n del suelo en la cota de apoyo es suficiente. Cuando uno quiere mejorar la capacidad de apoyo suficiente. Cuando uno quiere mejorar la capacidad de apoyo del suelo de fundacidel suelo de fundacióón, una camada de piedras puede ser n, una camada de piedras puede ser utilizada.utilizada.



•• GAVIONES DE BASEGAVIONES DE BASEPara las estructuras con altura arriba de los 6.0m, se Para las estructuras con altura arriba de los 6.0m, se recomienda que las capas de base sean formadas por gaviones recomienda que las capas de base sean formadas por gaviones de 0,50m de altura, debido a su mayor resistencia a los de 0,50m de altura, debido a su mayor resistencia a los esfuerzos de compresiesfuerzos de compresióón y corte.n y corte.



•• DRENAGEDRENAGELas estructuras en gaviones, debido a su alta permeabilidad nLas estructuras en gaviones, debido a su alta permeabilidad no o necesitan sistemas especnecesitan sistemas especííficos de drenaje, para algunas ficos de drenaje, para algunas situaciones pueden preverse dispositivos para complementar situaciones pueden preverse dispositivos para complementar esa funciesa funcióón. n.



•• ContrafuertesContrafuertes•• El drenaje del macizo puede ser mEl drenaje del macizo puede ser máás eficaz con la insercis eficaz con la insercióón de n de

contrafuertes al tardos de la estructura. Esos contrafuertes contrafuertes al tardos de la estructura. Esos contrafuertes normalmente son mnormalmente son máás extensos en su parte superior.s extensos en su parte superior.



•• GEOTEXTILESGEOTEXTILES•• En general son ubicados al tardos de estructuras cuando esas En general son ubicados al tardos de estructuras cuando esas

tienen la funcitienen la funcióón de defensa hidrn de defensa hidrááulica (fluvial, lacustre o ulica (fluvial, lacustre o marina). En casos de contenciones clmarina). En casos de contenciones cláásicas, el sicas, el geotextilgeotextil tiene tiene mmáás utilidad junto a suelos arenosos sujetos al fens utilidad junto a suelos arenosos sujetos al fenóómeno de meno de ““pipingpiping””..



•• PLATAFORMAS DE DEFORMACIPLATAFORMAS DE DEFORMACIÓÓNNSiempre que la estructura de contenciSiempre que la estructura de contencióón actuar como defensa n actuar como defensa hidrhidrááulica, es necesario prever una plataforma de deformaciulica, es necesario prever una plataforma de deformacióón n en colchones Reno para evitar erosiones en el suelo de apoyo en colchones Reno para evitar erosiones en el suelo de apoyo con el consecuente colapso de la estructura.con el consecuente colapso de la estructura.

SUGERENCIAS PARA EL SUGERENCIAS PARA EL DISEDISEÑÑO DE MUROS EN O DE MUROS EN

GAVIONESGAVIONES

MUROS DE CONTENCIÓN

H

Hipótesis inicial


H

B1er paso

B≥1/2 H


2do paso

C

C = 1.0m


3er paso

C

C = 1.5m


4o paso

C

C = 1.5m

ε≠0


5o paso

T

T = 1/10 H

H


6o paso


7o paso

Verificaciones:1. vuelco2. deslizamiento3. presión en la base4. presión en los ≠ niveles5. estabilidad global


8o paso

Filtración

Atención


9o paso

Canalizaraguas

superficiales

Atención


10o paso

Evacuaraguas

filtración

Atención


11o paso

Agresividaddel ambiente

Atención


12o paso

Secciónalternativa

Atención


13o paso

Inclinación 6o

Atención


13o paso

AmarreEspecificaciones

Llenado

Atención



•• La CONVERSILa CONVERSIÓÓN DE TUBOS, VIGAS, ETC..N DE TUBOS, VIGAS, ETC..–– Esos tipos de interferencias que son comunes en trabajos longituEsos tipos de interferencias que son comunes en trabajos longitudinales dinales

principalmente aquellos de defensa hidrprincipalmente aquellos de defensa hidrááulica, y representan problemas a otras ulica, y representan problemas a otras soluciones, son fsoluciones, son fáácilmente contornados con las estructuras en gaviones, porque cilmente contornados con las estructuras en gaviones, porque es suficiente doblar o cortar los elementos que cruzan con la ines suficiente doblar o cortar los elementos que cruzan con la interferencia y terferencia y hacer con que la estructura envuelva la misma.hacer con que la estructura envuelva la misma.

•• TRANSICIONES CON OTROS TIPOS DE ESTRUCTURASTRANSICIONES CON OTROS TIPOS DE ESTRUCTURAS–– El encuentro de una estructura en gaviones con otro tipo de estrEl encuentro de una estructura en gaviones con otro tipo de estructura uctura

previamente construido no exige cualquier cuidado o tpreviamente construido no exige cualquier cuidado o téécnica especial. Es cnica especial. Es suficiente que los gaviones que forman la transicisuficiente que los gaviones que forman la transicióón estn estéén totalmente alineados y n totalmente alineados y encostados a la otra estructura evitando el escape del material encostados a la otra estructura evitando el escape del material del detrdel detrááss

•• PLATAFORMAS DE DEFORMACIPLATAFORMAS DE DEFORMACIÓÓNN–– Siempre que la estructura trabajar tambiSiempre que la estructura trabajar tambiéén como defensa hidrn como defensa hidrááulica, es ulica, es

necesario prever, adelante de esta, una plataforma de la deformanecesario prever, adelante de esta, una plataforma de la deformacicióón en n en colchones Reno, para evitar la erosicolchones Reno, para evitar la erosióón del suelo de apoyo y el consecuente n del suelo de apoyo y el consecuente solapamiento de la estructura.solapamiento de la estructura.

Diseño de Muros de Contención con Gaviones

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