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Weber - Saint-Gobain

Muro de tablestacas

Introducción

Los muros de tablestacas son estructuras que están expuestas habitualmente al empuje de tierras, tanto de forma activa como pasiva. En este ejemplo se muestra la excavación en arena con un muro de tablestacas sin soporte, y se centra en las siguientes dos soluciones:

  • 1. Material original tras el muro de tablestacas.
  • 2. Solución alternativa reemplazando el material situado tras el muro de tablestacas. La arena es substituida por Arlita® Leca®. Esta solución es especialmente relevante para muros de tablestacas de larga duración o estructuras permanentes.

El objetivo principal de este ejemplo es encontrar el momento máximo del muro de tablestacas y la profundidad de penetración necesaria bajo la excavación para ambas soluciones. Estos parámetros se calcularán basándonos en el empuje de tierras (pr = pP - pA) que soporta el muro de tablestacas (ver figura Distribución de presiones resultante asumida para el ejemplo).

Suposiciones:

  • Muro rígido sin soportes
  • Empuje de tierras estándar
  • La totalidad del muro se situará por encima del nivel freático
  • Aspereza r = 0,5

Propiedades de los materiales:

Distribución de presiones resultante asumida para este ejemplo:

Para este ejemplo emplearemos un factor de seguridad para la estructura de F=1,5.

La profundidad de penetración necesaria por debajo de la excavación se calcula de acuerdo con la teoría clásica de empuje de tierras. La siguiente figura muestra la distribución de presión resultante que hemos asumido para un muro de tablestacas sin soporte en arena. Los puntos m y o indican el momento máximo y el centro de rotación respectivamente.

Los empujes activos y pasivos se intercambian en el punto o. Por encima de ese punto la cara activa se sitúa a la izquierda, mientras que la cara pasiva está a la derecha. Por debajo de este punto sucede justo a la inversa. Esta circunstancia se emplea para calcular la profundidad de penetración bajo la base de la excavación y el momento máximo.

1. Material original tras el muro de tablestacas

Perfil para un muro de tablestacas con el material original:

La siguiente figura muestra el perfil para la solución con el material original tras el muro de tablestacas:

Cálculo del empuje resultante para determinadas profundidades relevantes:

El cálculo de D0 es el siguiente:

El momento máximo (Mmáx) en el punto m resulta en una fuerza de corte (Q) nula en el mismo punto. Esto permite saber Dm (ver figura 17), que a su vez permite conocer Mmax:

Q1 = Q2                     Þ        Dm = 2,09        Þ        Mmax = 285,5 kNm/m

  • Fuerza de corte:

D1 y D2 se calculan de la siguiente forma:

Lo que resulta en: D = Dm + D1 + D2 = 2,09 + 2,12 + 0,36 = 4,57 m

 

2. Material Arlita Leca tras el muro de tablestacas

Perfil para un muro de tablestacas con material Arlita® Leca®:

La siguiente figura muestra una solución alternativa empleando Arlita® Leca® tras el muro de tablestacas. La capa original de arena se emplea también como capa de coronación.

Cálculo del empuje resultante para determinadas produndidas relevantes:

El cálculo de D0 es el siguiente:

Q1 = Q2                     Þ        Dm = 1,20        Þ        Mmax = 105,91 kNm/m

 

D1 y D2 se calculan de la siguiente forma:

Lo que resulta en: D = Dm + D1 + D2 = 1,20 + 1,53 + 0,43 = 3,16 m

La solución empleando Arlita® Leca® como material de relleno reduce la profundidad de penetración en 1,41 metros y el momento máximo en un 60%.