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Relación de cálculo estructura - muro de contención anclado tipo paraguas

CALCULOS ESTRUCTURALES

IIRSA NORTE KM 506+160 Posición 01 - 02 – 03 - 04

MURO DE CONTENCION ANCLADO TIPO PARAGUAS MODELO REFORZADO VERTICAL dim. L 310 x H 360 cm. - Palo 400 cm. Doble placa en L dim. 140x140x18 cm. Con el presente trabajo, se quiere presentar el resultado de estudios, cálculos y pruebas directas que han permitido realizar un muro de contención conceptualmente nuevo, menos costoso entre todos aquellos conocidos y con la ventaja, a paridad de recursos económicos, de garantizar la mejor seguridad posible a personas y estructuras. Para el dimensionamiento del muro de contención anclado tipo paraguas se tienen que tomar en cuenta las características del terreno existente de la zona: peso específico , ángulo de resistencia al corte característico k y cohesión eficaz característica Ck con los siguientes valores:  = k = Ck =

20.00 15 0

KN/m3 ° KN/m2

DETERMINACIÓN DEL EMPUJE SOBRE LAS ESTRUCTURAS La fuerza que actúa en las estructuras deriva entonces de la fuerza activa del terreno detrás de las estructuras, de la sobrecarga del terreno arriba de las estructuras calculada tomando en cuenta la pendiente del terreno y da eventuales sobrecargas accidentales. La fuerza que actúa sobre la obra ha sido calculada según las disposiciones de la orden N.T.C. 2008. La fuerza en condiciones sísmicas, puede ser formulada mediante la siguiente relación: Ed = G2(1/2  (1+kv) h2K) + Q1(QhK) - G2(2c’d h K1/2) que de facto representa la fuerza del terreno aplicada sobre una pared plana, donde  indica el peso especifico del terreno, h la altura de la barrera y K el coeficiente de fuerza activa, el cual toma en cuenta la acción sísmica. Q terr. representa la fuerza transmitida por el terreno, Q din. representa la fuerza transmitida por las sobrecargas dinámicas, C’d la cohesión eficaz de proyecto y i son los coeficientes parciales. Tal parámetros tienen los siguientes valores:  ’d C’d K Q terr.

COMB SISMICA = 20 = 12 = 0 = 0.84 = 10.00

KN/m3 ° KN/m2

PARAMETROS SISMICOS VN = >50 Tr = 475 KH = 0.15 G KV = 0.075G

KN/m2

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La fuerza en condiciones estáticas puede ser formulada a través de la siguiente relación: Ed = G2( 1/2  h2K )+ Q1(QhK )- G2(2c' d h K1/2) Los valores de estos parámetros cambian de la siguiente manera con respeto a las combinaciones de carga.

 ’d C’d K Q tot.

COMB 1 = 20 = 15 = 0.00 = 0.59 = 10.00

KN/m3 ° KN/m2 KN/m2

 ’d C’d K Q tot.

COMB 2 = 20 = 12 = 0.00 = 0.65 = 10.00

KN/m3 ° KN/m2 KN/m2

En el caso de la combinación sísmica, la presión inducida por la fuerza activa del terreno puede ser evaluada con la siguiente relación: P = G2 (HK*(1+kv) )+ Q1 (QK*) - G2( 2 * c'd K1/2) En correspondencia del baricentro de la barrera, la presión resulta igual a aproximadamente Pb =

40.95

KN/m2

Mientras que en correspondencia del pie se obtiene un valor de fuerza igual a Pp =

73.48

KN/m2

En el caso de la combinación fundamental, la presión inducida por la fuerza activa del terreno puede ser evaluada con la siguiente relación: P = G2 (HK )+ Q1 (QK*) - G2( 2 * c'd K1/2) En correspondencia del baricentro de la barrera, la presión resulta ser igual a aprox: COMB1 COMB2

Pb = Pb =

36.39 33.33

KN/m2 KN/m2

Mientras en correspondencia del pié del elemento se obtiene un valor de presión igual a: COMB1 COMB2

Pp = Pp =

63.94 56.85

KN/m2 KN/m2

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Estructuralmente la barrera viene asimilada a una reja de elementos estructurales, cargados en correspondencia del baricentro de las vigas que constituyen la cruz de San Andrés, de fuerzas concentradas de intensidad igual a:

Para las vigas superiores

Para las vigas inferiores

Comb. Sis.

68.85

KN

Comb.1

63.08

KN

Comb. 2

56.52

KN

Comb. Sis.

159.63

KN

Comb.1

139.96

KN

Comb. 2

122.15

KN

La resultante de la fuerza del terreno resulta entonces ser igual a aproximadamente Comb. Sis. Comb.1 Comb.2

S= S= S=

456.96 406.08 357.33

KN KN KN

La fuerza S representa la máxima solicitación aplicada a la estructura examinada. Con este valor se verificaran los elementos que constituyen la barrera y el relativo sistema de anclaje. La resultante de las cargas actúa paralelamente a la pendiente.

DIMENSIONES DE LA ESTRUCTURA Alto de la estructura Ancho de la estructura Largo tirante rigido Diagonal

h b l d

= = = =

3.60 3.10 4.00 4.75

m m m m

NORMATIVA SOBRE EL CÁLCULO ESTRUCTURAL El cálculo se presenta come cálculo de una estructura sujeta a presión y flexión y sujeta a carga de punta. A tale respeto, se acuerdan los siguientes límites impuestos por la normativa: - La máxima delgadez en el caso de elementos estructurales sujetos a cargas dinámicas, debe respetar los siguientes límites: λ = 150 para elementos principales; λ - El método del “estado limite último” impone que la resistencia de cálculo para cargas axiales y/o flexionales fd sea: Pag.3

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fd = 355 N/mm2

(acero EN 10025-95 S355JR)

fd = 275 N/mm2

(acero EN 10025-95 S275JR)

fd = 235 N/mm2

(acero EN 10025-95 S235JR)

- Las cargas utilizadas en la fase de planificación de los elementos de la estructura de tipo muro de contención anclado tipo paraguas se han conseguido mediante programa de cálculo aplicado a los elementos terminados, esquematizando de manera apropiada la estructura y cargándola de tal manera que las cargas obtenidas resulten ser lo más parecidas a aquellas a las que está sujeta la estructura en las condiciones de ejercicio. - El espesor de los elementos tubulares que constituyen la estructura, se mantiene superior o igual a 4 mm, para evitar de incurrir en formulaciones particularmente restrictivas impuestas por la normativa. La estructura en forma de cruz, está conformada por dos vigas en acero tipo HEB; el tirante central está constituido por un elemento tubular en acero, mientras la conexión entre los elementos estructurales está garantida por cables de conexión entre la cruz y la cabeza del tirante, además de cables que forman el perímetro de la red, el cual se asienta sobre las vigas HEB. La red estructural está realizada en cables de acero con un diámetro de 8 mm, a mallas cuadradas de 30 cm de lado, sostenidos por un cable perimetral en acero con un diámetro de 12 mm; encima a esta red, que llamaremos red estructural, viene puesta una red a doble torsión con mallas cm 8x10, que tiene la función de reducir la malla de contención.

CÁLCULO DE LA ESTRUCTURA La carga que pesa sobre la estructura se subdivide en cuatro vectores que pesan sobre el parcial inferior y superior de las dos vigas que constituyen la cruz. Se presupone que la carga está distribuida de manera linear. Se presupone que la estructura sea sujeta a presión y flexión con posibilidad de insurgencia de problemas de carga de punta; por lo tanto, en fase de planificación estructural se toman en cuenta estas problemáticas. Los parámetros relativos a la geometría de la pendiente y la fuerza son aquellos expuestos anteriormente. Los parámetros relativos a la estructura y a la carga son los siguientes: Inclinación muro Distancia entre elem. (base) Alto

 b h

= = =

0 3.10 3.60

° m m

Desde el punto de vista estructural la combinación más crítica es la Desde el punto de vista geotécnico la combinación más crítica es la

SISMICA SISMICA

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Las cargas presentes en la estructura son las siguientes: FUERZAS NORMALES TIRANTE RIGIDO Y OTROS TIRANTES Tracción tirante rígido 95.05 Tracción tirante diagonal alto 25.63 Tracción tirante diagonal alto intermedio 25.65 Tracción tirante diagonal bajo intermedio 71.54 Tracción tirante diagonal bajo 67.67 ELEMENTO PRINCIPAL Tracción tirante complanar horizontal alto 2.70 Tracción tirante complanar horizontal bajo 14.19

kN kN kN kN kN

Acción axial brazos superiores cruz Acción axial brazos inferiores cruz

19.49 19.44

kN kN

MOMENTO FLEXIONAL Momento complanar brazos superiores Momento complanar brazos inferiores Momento máximo nudo central

12.96 34.07 18.05

kN kN kN

CORTE Corte complanar brazos superiores Corte complanar brazos inferiores

45.25 97.33

kN kN

kN kN

Porción inferior: HEB 120 Peso al metro linear Área sección transversal Módulo de resistencia elástica Módulo de resistencia plástico Radio de inercia mínimo

:p :A :W : Wp :

= 26.70 = 3401 = 144100 = 165200 = 30.60

kg/m mm2 mm3 mm3 mm

El elemento ha sido verificado utilizando el método del estado límite último siguiendo cuanto reportado en la normativa italiana (NTC2008). La viga ha sido verificada por inestabilidad, según la siguiente relación:

0.84

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Nudo central: HEB 120 Peso al metro linear Área sección transversal Módulo de resistencia elástica Radio de inercia mínimo

:p :A : W eff :

= 26.70 = 2959 = 142818 = 30.40

kg/m mm2 mm3 mm

El elemento ha sido verificado utilizando el método del estado límite último siguiendo cuanto reportado en la normativa italiana (NTC2008). La viga ha sido verificada por inestabilidad, según la siguiente relación:

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