04.ENTIBACIONES

Ing. Viviana E. Fabre Laboratorio de Mecánica de Suelos – Facultad de Ingeniería - UNNE Pág. 1

FUNDACIONES

ENTIBACIONES

Miércoles 13 de abril de 2011


ENTIBACIONES DE EXCAVACIONES

Permanentes

Excavaciones Temporarias

• Permanentes: cortes efectuados para la construcción de caminos o ferrocarriles

Suelos arenosos:

Suelos arcillosos resistentes: pueden ser verticales en

excavaciones poco profundas

Taludes tanteos Estudiar la estabilidad de los experiencia taludes

• Temporarias:

En general, paredes verticales apuntaladas o entibadas

Ver dimensiones y costos

Proyecto de entibación

No se considera la posición de la napa, se deprime durante o antes de la excavación

1

1.5


Clasificación:

• Excavaciones poco profundas: < 5 m sistemas normalizados

• Excavaciones profundas: > 5 m

* Dimensiones (ancho, profundidad)

* Características del subsuelo

Perforaciones exploratorias normales Extracción de muestras en tubos de pared delgada Ensayos de penetración (S.P.T.)


ENTIBACIONES DE EXCAVACIONES POCO PROFUNDAS

(H < 5m)

Suelo cohesivo

H < Hc

Arcilla muy blanda blanda mediana

Hc (m) < 1,50 1,50 – 3,00 3,00 – 5,00

qu (kg/cm2) < 0,25 0,25 – 0,50 0,50 - 1,00

arcillas compactas y muy compactas fisuradas

3m

arena cohesiva: Hc = f(c) 3 a 5m


Sistema de entibación:

• Restringe la elástica • Mantiene las grietas cerradas • Reduce al mínimo el asentamiento en la superficie

Cuando H < Hc/2: (Hc < z0)

separación horizontal entre codales: hasta 2.5 m tablones: 3“


Cuando H > Hc/2:

estemples o ademes codales o puntales carreras

solera abierta tablestacas

Espacio de trabajo inf. = Hc/2


Suelo arenoso

Solo se puede usar el sistema de piezas verticales

madera

Tablestacado

metálico


Separación entre codales:

− Horizontal: 2,50 m − Vertical: 1,00 a 2,00m

Dimensiones de codales:

− B < 3,50 m 6” x 4” − B > 3,50 m 8” x 8” − B < 1,50 m puntales metálicos tipo

Soleras o tablestacas: 6” x 10” de ancho

Si se cumplen estas especificaciones puede llegarse a las siguientes alturas:

Arena no cohesiva: H < 9 a 10 m

Arcilla blanda:


ENTIBACIONES DE EXCAVACIONES PROFUNDAS

(H > 5m)

Puntales Magnitud y distribución del empuje

Depende de:

• Propiedades del suelo • Dimensiones de la excavación • Restricciones a la deformación • Flexibilidad de la estructura


bb1 = f(profundidad de la excavación, propiedades del suelo)

Puntal sup. impide deformaciones a ese nivel

Sup. de falla

Distribución empujes unitarios

Cálculo empuje total

Rankine NO Coulomb

Diferencias:

• Condiciones de deformación Distribución parabólica

• Punto de aplicación cercano a H/2

• Entibaciones falla local falla progresiva

Muros falla en conjunto


Inconvenientes:

• Imposible determinación de la magnitud del

desplazamiento bb1

• Cargas sobre cada puntal diferentes por varios

factores

Las teorías clásicas no ofrecen suficiente confiabilidad

Nuevos Métodos de cálculo

∴ Se recurre a

Mediciones en obras reales o modelos a escala natural

Diagramas de empuje aparente


MÉTODOS DE CÁLCULO

Excavaciones en arena seca o en arena drenada

Componente tangencial de Pa : impide asentamiento

0,45 H ≤ na H ≤ 0,55 H conclusión teórica

0,45 ≤ na ≤ 0,55 verificada en terreno

∴ na H dimensión conocida

P1. la = W1 . lw

P1 = W1.

Ordenada máxima Pa máx sup. de falla

Pa = f(na) na = 0,55 seguridad Ejemplo: Ø = 38º ; δ = 0º

na = 0,45 Pa = 1,03 PA

na = 0,55 Pa = 1,11 PA (Pa obtenido, por ejemplo, aplicando solución gráfica de Culmann)

Luego… calcular cargas sobre puntales


Excavaciones en arcilla saturada

Tiempo excavación y entibación « Tiempo necesario para que se

produzcan cambios significativos

en la ω% del suelo

Mto. Actuante W.lw

Mto. Resistente f(adherencia, cohesión, Pa)

0,30 ≤ na ≤ 0,50

Luego… calcular cargas sobre los puntales


DIAGRAMAS DE EMPUJE APARENTE

Diagramas obtenidos a partir de mediciones en excavaciones profundas

Berlín arena Munich

New York

glaciares sensitivas blandas a medias de Chicago arcillas

marinas sensitivas blandas de Oslo

• Medición de cargas sobre puntales en una sección vertical dada o en varias

• No se hacen mediciones del empuje sobre el revestimiento

∴ Magnitud y distribución de presiones en el suelo estudiadas a partir de las cargas medidas en los puntales

ai

bi


Distribución real del empuje ≠ Diagrama de empuje aparente Carga sobre puntales seguir proceso inverso

Excavaciones profundas en arenas

Berlín 0,46 H ≤ na H ≤ 0,50 H

Munich 0,41 H ≤ na H ≤ 0,55 H

N. York 0,46 H ≤ na H ≤ 0,54 H

na 0.50 variación parabólica del empuje Según Rankine: na = 0.33 variación lineal

Según Método de cálculo: Sup. de falla: espiral logarítmica

Distribución parabólica de presiones horizontales


Diagrama envolvente Diagrama de empuje aparente

Empuje = 1,3.EA

Usar con precaución para H > 12 m

En general:

• Momentos flectores sobre tablestacas, carreras y revestimientos serán « a los calculados en base al diagrama de empuje aparente.

Existen otros diagramas propuestos:

• Variabilidad de presiones reales.


Según Terzaghi:

Arena mediana y compacta: Empuje = 1,28 EA

Arena suelta: Empuje = 1,44 EA

Según Tschebotarioff:


Proyecto de una entibación

• Cada codal, excepto el superior→ articulación ficticia

• Fuerza concentrada en el fondo de la excavación

Coeficientes de seguridad: Pandeo 2 Flexión 1.25

Excavaciones profundas en arcillas saturadas blandas y medias

Chicago

Oslo

Arcilla blanda Japón

Inglaterra


Mediciones sobre 42 puntales:

0.30 < na < 0.50

Valor medio: na = 0.39

Valor máximo: na = 0.59

Mediciones:

Gran variación del valor de la carga soportada individualmente por puntales del mismo nivel:

∆ = ±60% , aún en caso de procedimientos de construcción inusualmente uniformes

variedad de causas

Cargas sobre conjunto de puntales de un corte (igual espacio horizontal entre ellos):

∆ = ± 30% , menor variación, pero aun considerable

Diagramas de empuje aparente

Según Terzaghi:

Arcillas blandas a medias Arcillas resistentes fisuradas


Según Tschebotarioff:

Arcilla firme Arcilla media

Arcillas blandas d = 0

Efecto de las sobrecargas

= peso específico suelo


Código de la Municipalidad de la ciudad de Buenos Aires


LEVANTAMIENTO DE FONDO EN ARCILLAS BLANDAS

Puntales impiden expansión lateral de los bloques

Resistencia al corte en af y bd impide dilatación de arcilla debajo de ese nivel

∴ af y bd zapatas de fundación de base rugosa

Peso sobre af y bd = W - c.H = W - C

Presión vertical: (B1 = 0.7 B)


Si pv > qd (capacidad de carga) levantamiento de fondo

Si φ = 0

Nc = factor de capacidad de carga relativo a la cohesión = f(φ)

Según Terzaghi – Peck, 1ra edición: Nc = 5,7

Según Terzaghi – Peck, 2da edición: Nc = 5,14

Cuando se supera qd esquemas de deslizamiento

Para zapatas rugosas, para todo tipo de suelo:

Se distinguen tres zonas: zona elástica

zona de corte radial

zona en estado pasivo de Rankine


peso de la masa de suelo que tiende a deslizarse

resiste ese movimiento

Fs ≥ 1,5 Nc = 5,14

Si prolongar el tablestacado

Gráfico de Janbu

Nc = f (forma excavación en planta, relación H/B).

B/L = 1 cuadrado, circular B/L = 0 rectangular


Efecto arco en suelos

H >> ab

Efecto arco transferencia de presiones

(el descenso del prisma “abcd” es resistido por los esfuerzos de corte en ac y bd)


BIBLIOGRAFIA

• Terzaghi K., Peck R.B.; Mecánica de los Suelos en la Ingeniería

Práctica. Ed. El Ateneo (1973)

• Lambe T.W., Whitman R.V.; Mecánica de Suelos. Ed. Limusa

(1972)

• Juarez Badillo, E., Rico Rodriguez A.; Mecánica de Suelos. Ed.

Limusa (1975)

• Sowers G.B., Sowers G.F.; Introducción a la Mecánica de Suelos

y Cimentaciones. Ed. Limusa (1975)

• Braja M. Das; Fundamentos de Ingeniería Geotécnica.

International Thomson Learning (2001)

• Braja M. Das; Principios de Ingeniería de Cimentaciones.

International Thomson Editores (2001)

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