Hoja.docx

4.1.1. Muros de gravedad Los muros de gravedad mantienen el equilibrio estático por medio del peso propio y el peso del trasdós. El deslizamiento lateral del muro es prevenido significativamente por la fricción entre la base y el suelo de cimentación. Los muros de gravedad típicamente son construidos con mampostería o concreto masivo. 4.1.2. Muros embebidos Previenen movimientos laterales parcial o completamente, por medio del empotramiento de la base en el suelo a profundidades significativas debajo del nivel de excavación. La instalación de soportes adicionales es opcional y se realiza mediante el apuntalamiento de la parte superior del muro o a través del anclaje en el suelo. Los muros embebidos son utilizados en dos formas: prefabricados o in-situ. Los muros prefabricados están construidos de acero, madera o concreto y son hincados en el suelo. El método de instalación proporciona ciertas ventajas dado que no se requieren excavaciones, aunque producen un desplazamiento menor del suelo. Los muros in-situ son construidos excavando agujeros o trincheras en el suelo, ubicando acero de refuerzo, y llenándolos con concreto. 4.1.3. Muros compuestos Utilizan un amplio rango de componentes para contener el terreno, por ejemplo, los muros que trabajan bajo el principio de la gravedad pueden ser construidos con material granulares o rocas seleccionadas, reforzadas con metal, mallas o telas poliméricas; los anclajes en tierra pueden usarse en conjunto con elementos prefabricados o construidos in-situ, y algunas veces con muros tipo Berlín para soportar excavaciones desde arriba; en construcciones costeras o muelles, pueden usarse múltiples muros de tablestacas para proporcionar celdas que se llenan con material granular o rocas.

Los análisis geotécnicos de estructuras de contención son desarrollados mediante la aplicación de modelos de comportamiento del suelo que permiten determinar los estados límite de falla y de servicio. Los modelos más simples proporcionan resultados racionales, pero los modelos más sofisticados permiten evaluar un mayor número de factores e incertidumbres que controlan la interacción del suelo con las estructuras (Wood, 1990). Los modelos comúnmente utilizados son: el modelo rígido-plástico, el modelo de los resortes de Winkler, los modelos elásticos y el modelo elasto-plástico. 1.2.1. Modelo rígido-plástico Los análisis basados en las teorías clásicas de presiones laterales de tierra para condiciones de estado activo y pasivo consideran que la resistencia última del suelo es desarrollada independientemente de la cantidad de movimiento del muro. Por ejemplo, movimientos insignificantes del muro hacia el suelo producen el desarrollo de la resistencia última y, consecuentemente, generan condiciones de falla pasiva. Esto es equivalente a considerar que el material posee un comportamiento rígido-plástico.

El modelo rígido-plástico requiere una sola definición de resistencia a la falla y, por lo tanto, una sola condición bidimensional (plano de deformaciones). En condiciones de corto plazo, la resistencia al corte de las arcillas es asumida igual a la presentada antes de la construcción y, por el contrario, la resistencia de los suelos granulares, donde el drenaje del agua disipa los excesos de presión de poros, depende de parámetros efectivos. En la Ecuación 1 y 2, se muestra la resistencia al corte defina para condiciones a corto y largo plazo, respectivamente. 𝐄𝐜𝐮𝐚𝐜𝐢ó𝐧 𝟏.

τf = 𝐶𝑢 (𝜙𝑢 = 0)

𝐄𝐜𝐮𝐚𝐜𝐢ó𝐧 𝟐.

τf = 𝐶 ′ + 𝜎 ′ ∗ tan 𝜙′

Donde: τf, esfuerzo cortante en la falla; Cu, cohesión no drenada; 𝜙𝑢 y 𝜙′, ángulo de fricción no drenado y efectivo, respectivamente. Las presiones laterales de tierra calculadas con base al modelo rígido-plástico producen sobrestimaciones de presiones pasivas (Budhu, 2011). 1.2.2. Modelo de los resortes de Winkler El modelo de los resortes de Winkler es a menudo utilizado en situaciones en las que las presiones laterales de tierra son requeridas para determinar fuerzas cortantes, momentos flectores y deflexiones para condiciones geométricas del suelo complejas en las que se dificulta el uso de análisis de medio continuo. El modelo de Winkler asume que las presiones laterales del muro se encuentran en función sus desplazamientos laterales hacia o lejos del suelo hasta alcanzar el punto donde se presenta la condición de falla activa o pasiva. El muro es diseñado como viga utilizando análisis de elementos finitos. El modelo de Winkler realiza la mayor simplificación del comportamiento suelo-muro. Para un muro de contención, la distribución de los esfuerzos tiene un efecto significativo en los desplazamientos del muro. Sin embargo, las evidencias sugieren que el modelo arroja resultados satisfactorios de la distribución de deformaciones de muros embebidos, sus cargas de apuntalamiento o anclajes, fuerzas cortantes y momentos flectores (Clayton et al., 2013), 1.2.3. Modelos elásticos Los modelos lineales elásticos se dividen en cuatro modelos: lineal elástico, elástico nolineal, rigidez no-homogénea, rigidez de anisotropía cruzada. El modelo lineal elástico requiere estimar parámetros de rigidez, los cuales dependen de la variabilidad espacial, nivel de deformación y ruta de esfuerzos de los suelos. En un modelo elástico lineal isotrópico, se requieren dos parámetros de resistencia: el módulo de Young (E), la relación de Poisson (υ) o el módulo de compresibilidad (K) y el módulo de corte (G). Bajo condiciones no drenadas no se presentan cambios de volumen en condiciones de carga o descarga, solo se producen cambios de forma del suelo cuando se producen cambios en los esfuerzos cortantes. Los modelos que utilizan los módulos K y G tienen la ventaja de que la transición de la condición no drenada a drenada puede ser modelada manteniendo el módulo de corte constante y reduciendo el módulo de compresión del suelo con agua al módulo de compresión del esqueleto de suelo.

El modelo de rigidez no homogénea de los suelos considera que el módulo de elasticidad de los suelos varía en función de los esfuerzos efectivos y, por ende, de la profundidad. El modelo de anisotropía cruzada es importante cuando se analizan muros embebidos en suelos sobreconsolidados debido a que los esfuerzos in-situ antes de las excavaciones son más grandes, cerca de la superficie, en la dirección horizontal que en la dirección vertical. El modelo de rigidez de anisotropía cruzada requiere cinco parámetros: Ev, Eh, vvh, Gv and Gh (Clayton, 2011). El modelo de elasticidad no-lineal es particularmente utilizado en situaciones donde los movimientos del terreno adyacente a una estructura se consideran importantes. Es conveniente utilizar el módulo elástico no drenado, medido como la secante de la curva esfuerzo deformación (Clayton et al., 2013).