UNIVERSIDAD CATÓLICA DE LA SANTÍSIMA · PDF fileUNIVERSIDAD CATÓLICA DE...

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  • UNIVERSIDAD CATLICA DE LA SANTSIMA CONCEPCINFacultad de Ingeniera Ingeniera Civil

    MUELLES DE TABLESTACA, COMPARACIN DE LOS MTODOS DEDISEO DE DINAMARCA, JAPN,

    MANUEL ALEJANDRO HENRQUEZ CCERES

    PROYECTO DE TTULO PRESENTADO

    UNIVERSIDAD CATLICA DE LA SANTSIMA CONCEPCIN

    MUELLES DE TABLESTACA, COMPARACIN DE LOS MTODOS DE

    DISEO DE DINAMARCA, JAPN, ESPAA Y ESTADOS UNIDOS

    MANUEL ALEJANDRO HENRQUEZ CCERES

    PROYECTO DE TTULO PRESENTADO PARA OPTAR AL TTULO DEINGENIERO CIVIL

    Prof. Gua: Rafael Arnguiz Muoz

    Concepcin, Noviembre 2010

    MUELLES DE TABLESTACA, COMPARACIN DE LOS MTODOS DE

    ESPAA Y ESTADOS UNIDOS

    L TTULO DE

    Rafael Arnguiz Muoz.

    Noviembre 2010.

  • i

    RESUMEN

    El presente trabajo, contina con la lnea de investigacin de la tesis formulada por Vctor

    Martnez, denominada: Muelles de tablestaca, comparacin de los mtodos de diseo de

    Dinamarca y Estados Unidos, la informacin presentada en dicho documento, se

    complementa con la adicin de dos nuevos mtodos de diseo de tablestacados, el mtodo

    espaol y el mtodo japons.

    La relacin fundamental entre los mtodos de diseos estudiados, es que a excepcin del

    mtodo dans, todos utilizan la teora de empuje de suelo de Coulomb y/o Rankine, esto

    permite que se puedan obtener valores similares entre s. El mtodo dans se basa en la

    teora de la plasticidad y considera dentro de sus clculos de presiones, una serie de

    grficos construidos por Brinch Hansen.

    Como medio de comparacin, se utilizan los siguientes parmetros: distancia de

    penetracin, momento flector mximo y tensin mxima en el anclaje. Los valores de estos

    parmetros se obtienen por medio de rutinas de clculo desarrolladas en Matlab.

    Los mtodos de diseo, consideran que la tablestaca falla en conjunto con la porcin de

    suelo que est continua a la pared, mantenindose fijo el sistema de anclaje, solo dos de los

    cuatro mtodos de diseo consideran adems, la falla en el sistema de anclaje, estos

    mtodos son: el mtodo espaol y el mtodo dans.

    Los resultados muestran que para tablestacados anclados, las menores longitudes de

    penetracin se obtienen con el mtodo dans de diseo, pero sin embargo, este criterio de

    diseo entrega valores de tensin de anclaje y momentos flectores ms altos. El mtodo

    japons de diseo de tablestacados, presenta menores valores de momentos flectores

    mximos y las mismas tensiones de anclaje que los mtodos espaol y norteamericano,

    pero sus longitudes de penetracin son las ms conservadoras.

  • ii

    ABSTRACT

    This work continues the research line of the argument put forward by Victor Martinez,

    called "sheet pile docks, comparison of design methods of Denmark and the United States,

    the information presented in this document is complemented by the addition of two new

    sheet pile design methods, the Spanish and the Japanese method.

    The fundamental relationship between the designs methods studied, is that except for the

    Danish method, everyone uses the earth pressure theory of Coulomb or Rankine, this

    allows to obtain similar values together. The Danish method based on the theory of

    plasticity and considered in their calculations of pressure, a series of graphs built by Brinch

    Hansen.

    As a means of comparison, the following parameters are used: penetration distance,

    maximum bending moment and maximum stress on the anchor. The values of these

    parameters are obtained through calculation routines developed in Matlab.

    Design methods consider that the sheet pile failure in conjunction with the portion of soil

    that is continuous to the wall, keeping fixed the anchoring system, only two of the four

    design methods consider also the system fault anchor, these methods are: the Spanish and

    the Danish method.

    The results show that for anchored sheet pile, the lowest penetration lengths are obtained

    with the Danish design method, but nevertheless, this design approach delivers higher

    stress of anchor and major bending moments. The Japanese design method, has lower

    values of maximum bending moments and the same anchor tensions that Spanish and

    American methods, but their penetration lengths are more conservative.

  • iii

    DEDICATORIA

    Dedicado a mi padre Manuel Benjamn,

    pilar fundamental en mi formacin, quien es

    adems, la persona que ms respeto y admiro.

  • iv

    AGRADECIMIENTOS

    Primero y antes que todo, agradezco a Dios por darme la fortaleza y claridad necesaria para

    afrontar mis retos personales y cumplirlos.

    A mis Padres, quienes siempre han estado conmigo, dndome mucho cario y

    comprensin, siento un profundo amor y respeto por ellos.

    A mi familia, por acogerme siempre con cario y preocupacin, puedo contar con ellos

    cuando los necesito.

    A mis amigos, quienes han estado conmigo en las buenas y las malas, llegando a ser un

    apoyo fundamental para m, gracias a ellos he pasado por muchos momentos alegres en mi

    camino.

    A Marcela, por su amor y apoyo en esta etapa de mi vida.

    Quiero agradecer al profesor Rafael Arnguiz y al profesor Mauricio Villagrn, por

    guiarme en esta etapa final de mi vida acadmica, tambin quiero agradecer de forma

    especial al Dr. Edwin Marcelo Behrens, quien siempre demostr una excelente disposicin

    y buena voluntad para responder las muchas consultas que le present.

  • v

    NDICE DE CONTENIDOS

    RESUMEN ......................................................................................................................................................... I

    ABSTRACT ..................................................................................................................................................... II

    DEDICATORIA ............................................................................................................................................. III

    AGRADECIMIENTOS ................................................................................................................................. IV

    NDICE DE CONTENIDOS ........................................................................................................................... V

    NDICE DE FIGURAS ................................................................................................................................ VII

    NDICE DE TABLAS .................................................................................................................................... IX

    CAPTULO 1- INTRODUCCIN.................................................................................................................. 1

    1.1- INTRODUCCIN ....................................................................................................................................... 1 1.2- OBJETIVO GENERAL ................................................................................................................................ 2 1.2.1- OBJETIVOS ESPECFICOS ....................................................................................................................... 2 1.3- JUSTIFICACIN DEL PROBLEMA .............................................................................................................. 3 1.4- METODOLOGA ........................................................................................................................................ 4 1.5- DESCRIPCIN DEL ELEMENTO TABLESTACA ........................................................................................... 5

    CAPTULO 2- CONCEPTOS BSICOS ...................................................................................................... 7

    2.1- PRESIONES DE SUELO. ............................................................................................................................. 7 2.1.1- PRESIN LATERAL DE TIERRA EN REPOSO. ............................................................................................ 7 2.1.2- CLCULO DE PRESIN DE TIERRA POR RANKINE................................................................................... 9

    2.1.2.1- Presin activa de tierra de Rankine. ........................................................................................... 9

    2.1.2.2- Presin pasiva de tierra de Rankine. ......................................................................................... 12

    2.1.3- CLCULO DE PRESIN DE TIERRA POR COULOMB. .............................................................................. 14 2.1.3.1- Presin activa de tierra de Coulomb. ........................................................................................ 14

    2.1.3.2- Presin pasiva de tierra de Coulomb. ....................................................................................... 16

    2.1.4- TEORA DE BRINCH HANSEN. ............................................................................................................. 17 2.1.4.1- Clculo de empujes de la tierra. ................................................................................................ 18

    2.1.4.2- Distribucin de Presiones. ......................................................................................................... 21

    2.1.4.3- Sobrecarga................................................................................................................................. 28

    2.2- MATERIALES PARA TABLESTACADOS. ..................................................................................