CIMENTACIONES PROFUNDAS
Pantallas.
Definición y
clasificación
Elementos estructurales PARA CONTENER TIERRAS de gran esbeltez.
Clasificación:
•Por el elemento que la forman.
•De pilotes.
•Secantes; tangentes; Discontinuos.
•De micropilotes.
•De bataches.
•Prefabricados.
•Hormigón in situ.
•Mixtas.
•Por la posición de los elementos.
•Continuas
•Discontinuas.
•Por la función estructural.
•En Voladizo.
•Arriostradas o Empotradas.
CIMENTACIONES PROFUNDAS
Pantallas.
Muro - Pantalla. Desde 1950
Características:
•Espesor de 40 a 45 cm
•Profundidad hasta 40 m. Aunque las hay mayores.
•Para
•Cortinas impermeables, Estructuras portantes,
muros de contención, etc.
Funciones:
• Resistir los empujes del terreno.
•Impermeabilización excavaciones.
•Soportar cargas verticales
•Limitar los movimientos del terreno no
excavado en el trasdos.
Pantalla continua
de hormigón
CIMENTACIONES PROFUNDAS
Pantallas.
Ejecución (1):
Fases (1):
• Preparación de las instalaciones.
•Lodos Tixotrópicos: Bentonita/ Agua entre 6 y 10%. En
gravas añadir arena fina o serrín.
•Vigilar la contaminación; no más de un 3 % de arena,
viscosidad no superior a 45 s.
•Replanteo del muro y ejecución del muro guía.
•Murete ligeramente armado de 70 a 75 cm.
•Excavación
•Para suelos cohesivos y deleznables: Cuchara bivalva.
• Para capas de consistencia grande o cementados:
Hidrofresa; Trépano.
•Colocación de los dispositivos de juntas.
•Se ejecutan paneles de 3 a 6 m de longitud. Juntas.
•Impermeabilizar y dar continuidad.
•Anchura igual a la de la pantalla.
•La más empleada es la circular; otras: Tablestacas
hormigón prefabricado, etc.
Pantalla continua
de hormigón
CIMENTACIONES PROFUNDAS
Pantallas.
Ejecución (2):
Fases (2):
• Colocación de la armadura.
•Con una Grúa que quede suspendida y centrada
•Rigidizadores y soldaduras en puntos estratégicos.
•Recubrimientos del orden de 7 a 8 cm.
•Hormigonado.
•En sentido ascendente con tubo Tremie.
•El Tremie D = de 20 a 30 cm y h = tubos de 1 y 4m.
•A fondo de panel en el extremo tapón y hormigón fluido.
•La tubería sumergida en el hormigón 5 m.
•El hormigón va desalojando al lodo.
•El primer hormigón en la superficie hay que demolerlo.
•Viga de atado con las armaduras que quedan al descubierto.
•Extracción de las juntas.
•Una vez empezado el proceso de fraguado Superf. Vertical.
•Tirando con grúa ó gatos hidráulicos.
Pantalla continua
de hormigón
CIMENTACIONES PROFUNDAS
Pantallas.
Ejecución (3):
Pantalla continua
de hormigón
CIMENTACIONES PROFUNDAS
Pantallas.
Ejecución (4):
Problemas:
• Pérdidas de lodo.
•Contaminación de arena no superior al 3%
•En gravas limpias permeables aumentar el caudal, espesar.
•En zonas de pérdidas bruscas, rellenar con mortero y
perforar
•Problemas con el Hormigonado.
•El Exceso produce “barrigas” en el intrados.
•Caídas en las paredes de la perforación; Contamin., cortes.
•Interrupciones en el suministro, cortes.
•Plasticidad insuficiente, incapacidad de desplazar al lodo.
•Plasticidad insuficiente, flotación de las armaduras.
•Problemas en la excavación del solar.
•Recubrimiento insuficiente, sobredim. Separadores; 10 cm.
•Problemas relativos a las juntas
•Asegurar la unión del hormigón de paneles contiguos.
•Problemas de filtración.
Pantalla continua
de hormigón
CIMENTACIONES PROFUNDAS
Pantallas.
Características:
Diámetro típico de 60 a 80 cm, Esbeltez >10.
En Granulares resist. por punta; en Cohesivos por punta y
fuste
Ejecución:
•Serie de pilotes tangentes, secantes ó discont. Sep. Máx. 1D
•Ejecutar 1º los impares; 2º los pares.
•Al concluir, arriostrar con viga de coronación.
Aplicación:
•Terrenos estables, duros.
•Profundidad no muy elevada.
•Terrenos duros.
•Ausencia de nivel freático.
Ventajas:
•Ahorro de material.
•No utilización de lodos
•Facilidad para atravesar estratos duros.
Pantalla de Pilotes
CIMENTACIONES PROFUNDAS
Pantallas.
Características:
Diámetro típico de 150 mm, Con armadura tubular.
Ejecución:
•Perforación: Rotación y con camisa.
•Lavado del taladro con agua a presión.
•Colocación de la armadura: Tubería de acero 90/7 ST-52 Le
>5000 Kg/cm2. Algunas veces se introducen redondos 1 f32 i.e.
•Inyección IGU/IRS.
• Viga de coronación.
Aplicación:
•Mismas características que para pilotes pero con limitación de
espacio físico.
Ventajas:
•Accesos económicos.
•En terrenos donde habría que cambiar el método de perforación.
•Coste de materiales y maquinaria inferior.
Pantalla de
Micropilotes
CIMENTACIONES PROFUNDAS
Pantallas.
Cálculo
Métodos
•Métodos clásicos ó de estado límite.
•Empuje sobre la pantalla en el estado límite de
resistencia.
•Empuje independiente de la deformación. Blum y
Brinch Hansen.
•Métodos semiempíricos.
•No considera, como el anterior, la deformación real
•Añade modificaciones basadas en ensayos y
experiencia.
•Métodos tensión – Deformación.
•Los empujes son consecuencia de las deformaciones.
•Dificultad para encontrar un modelo matemático.
•Métodos de cálculo numérico.
•Elementos finitos.
LOS DE UTILIZACIÓN MÁS COMÚN, SON LOS DE ESTADO LÍMITE
CIMENTACIONES PROFUNDAS
Pantallas.
Métodos Clásicos o del Estado Límite
•Método de Blum para pantallas en Voladizo.
•Empotrada en el terreno.
•En equilibrio por los Ea y Ep en el trasdos e
intrados.
•Fundamento.
•El momento de todas las fuerzas respecto al centro
de rotación C, punto de giro de la pantalla, es nulo.
•Por tanto en el intradós Ep en BC y Ea en CD. En el
trasdós Ea en AC y Ep en CD. El Ep en CD =
Contraempuje
•Variables.
•Determinar h1 y h2.
•Simplificar el problema
•El contraempuje = R1en C.
•H2 = 0,2 h1
• F horiz y Momento nulo
Cálculo
CIMENTACIONES PROFUNDAS
Pantallas.
Métodos Clásicos o del Estado Límite
•Método de la Base Libre para Un Nivel de Sujeción.
•Para pantallas rígidas y h cortas.
•La pantalla gira alrededor del punto B.
•Fundamento.
•El momento de todas las fuerzas respecto al centro
de rotación B, nivel de apoyo, es nulo.
•El equilibrio = La reacción N, el Ea en el trasdós y
el Ep en el intradós.
•Variables.
•Determinar h y N.
•Con momento nulo calcular h. y con h
•Por diferencia Ea y Ep obtenemos
N
Cálculo
CIMENTACIONES PROFUNDAS
Pantallas.
Métodos Clásicos o del Estado Límite
•Método de La Base Empotrada para Un Nivel de
Sujeción.
•Para pantallas flexibles y h grandes.
•Aparecen Ea y Ep que con N y el empotramiento
Equilibran.
•Fundamento.
•Problema hiperestático.
•La deformada tiene Tangente vert. En D.
•Variables.
•Contraempuje = R1 en D
•Con h2 = 0,2 h1.
•Determinar h, R1 y N.
Cálculo
CIMENTACIONES PROFUNDAS
Pantallas.
Métodos Clásicos o del Estado Límite • h
•Método para Varios Niveles de Sujeción.
•Conceptualmente un solo apoyo y base empotrada .
•Dos métodos:
•Suponer una viga continua.
•Con varios apoyos en los puntos de anclaje y
sometida a solicitudes de Ea y Ep.
•En etapas sucesivas.
•En cada etapa un solo anclaje.
•La profundidad a partir del siguiente.
•Método de la base empotrada.
•Método Terzaghi y Peck.
•Arenas.
P1  0 . 65   h    H
•Arcillas plásticas.
P2  1  m 
•Arcillas fisuradas.
4C
 H
P3  n    H
Cálculo
componente horizontal de la
presión activa de acuerdo con la
teoría de Coulomb.
• C es la cohesión y m un coeficiente
que suele tomarse = 0,4.
•n es un coeficiente que oscila de 0,2
a 0,4.
•Ni = Ei; y los Q = Pl2/10
CIMENTACIONES PROFUNDAS
Pantallas.
Métodos Semiempírico
•Método de Rowe.
•No tiene en cuenta la deformación en el trasdos:
•Etapas de cálculo:
•Calcular la longitud de la pantalla y la reacción en
el soporte con el método de la base libre o
empotrada considerando δ = 0 y reduciendo a 1/3 el
Ep.
•Determinar el Mmax correspondiente.
•Determinar el factor de flexibilidad relativa.
 
H
4
Ep  Ip
•Determinar Rm en función de ρ. En gráficos.
•Finalmente el momento de diseño será:
MMAX = Mmax * Rm.
Cálculo
CIMENTACIONES PROFUNDAS
Arriostramientos.
•Definición.
•Cuando la altura de excavación o las sobrecargas
son importantes, hay que arriostrar la pantalla
•Clasificación:
•Provisional. Tiempo de servicio < de 2 años.
•Banquetas.
•Codales y puntales.
•Anclajes.
•Definitivos. Tiempo de servicio > de 2 años.
•Anclajes.
•Método Ascendente – Descendente.
•Losas o los Forjados de los pisos.
Definición y
Clasificación
CIMENTACIONES PROFUNDAS
Arriostramientos.
•Definición.
•Apoyos provisionales o permanentes de las
pantallas,
dependiendo del tiempo de servicio
•Aplicaciones:
•Arriostramiento de todo tipo de pantallas.
•Muros anclados por bataches.
•Estabilización de taludes.
•Bulonados.
•Compensación de subpresiones en estructuras
enterradas.
• Absorción de tracciones.
Anclajes
•Clasificación:
•Anclaje activo.
•Se somete a una tensión previa; consta
de:
•Bulbo de anclaje. > 6 m
•Zona Libre. > 6 m. techo > 5 m.
•Elementos de apriete y cierre.
•Anclaje Pasivo.
•No se somete a una tensión previa.
CIMENTACIONES PROFUNDAS
Arriostramientos.
Cálculo de
Anclajes
•Sección de Acero Necesaria = la tensión en servicio del anclaje.
•Relacionar los límites elásticos con las cargas máximas de servicio.
•Carga límite; Tl = A* σ e . Carga admisible Ta = Tl *α. α es 0,6
permanentes; 0,75 provisionales.
•Bulbo de anclaje.
•Adherencia entre acero y lechada 2 Mpa. Ad. = S* 10,58 = Π Dd LBulbo
•Long. sellado:
Tl
Ls 
 * Ds * qs
•Ds = Dd * α.
•1.75<α<2 Provisional.
•α=1,75. Definitivo
•qs Fricción lateral
unitaria límite.
•Naturaleza del suelo y
tipo de inyección.
T IP O
D iám etro
n º b arras/ L ím ite elástico L ím ite elástico C arga m áxim a p ara A n clajes (tn )
/cab les
u n itario (tn /n )
(tn )
P rovision ales
D efin itivos
B arra
25 m m
1
25,0
25,0
20,0
15,0
G ew i
32 m m
1
41,0
41,0
33,0
25,0
B -500-S
40 m m
1
64,0
64,0
51,0
38,5
B arra
26,5 m m
1
46,9
46,9
-
28,0
D yw id ag
32,0 m m
1
68,4
68,4
-
41,0
85/105
36,0 m m
1
86,5
86,5
-
52,0
0,6''
3
24,0
72,0
54,0
43,0
0,6''
4
24,0
96,0
72,0
57,5
0,6''
5
24,0
120,0
90,0
72,0
0,6''
6
24,0
144,0
108,0
86,5
0,6''
7
24,0
168,0
126,0
101,0
0,6''
9
24,0
216,0
162,0
130,0
0,6''
12
24,0
288,0
216,0
173,0
C ab les
tren zad os
CIMENTACIONES PROFUNDAS
Arriostramientos.
•Estabilidad Global; Longitud libre.
La longitud libre de un anclaje (Ll) es objeto de una
comprobación consistente en asegurarse que dicha
longitud es suficiente para definir un volumen de
suelo tal que, asociado a la obra, no corre riesgo de
ruptura de conjunto.
Presentamos a continuación una serie de
recomendaciones, basadas en la geotecnia y en la
experiencia, que se resumen en el siguiente esquema
sobre la Disposición de los Anclajes.
xo(1)
L
> 5m
xo(2)
h
Ll
Ls
> 4D
H
D
> 0,15h
> 2,00 m

t
Cálculo de
Anclajes
f

CIMENTACIONES PROFUNDAS
Arriostramientos.
•Estabilidad global; Método de Kranz.
•La masa inestable queda limitada por las rectas que
unen los bulbos y la base de la pantalla.
•El estudio por rebanadas, suponiendo que toda la
masa se encuentra en estado de Ea.
•El coeficiente de seguridad, CS, es la relación entre
las fuerza de cálculo F necesaria para la estabilidad
y la fuerza real del anclaje T .
•Si F >= T; CS>= 1 Pantalla en equilibrio.
Cálculo de
Anclajes
Q1
Q2
E quilibrio de la P A N T A L L A
E1
T (1)
G1
Ea
R
C O E F IC IE N T E S D E S E G U R ID A D
  
E quilibrio de las R E B A N A D A S
F (1)
F (2)
E2
  
E1
G 1+ Q 1
V1
  
G2
F (1)
T (1)
C1
E2
f
V1
E2
T (2)
F (2)
T (2)
F (1)  F (2)
Ea
Ea
T (1)  T (2)
T (2)
C2
C1
V2
T (1)
T (1)+ T (2)
Ep
E2
Ep
G 2+ Q 2
f
V2
C2
Ea
R
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CIMENTACIONES PROFUNDAS Micropilotes.