Análisis comparativo del cálculo de muros pantalla en el diseño de sótanos de edificios

1. PROMOCIÓN E INGENIERÍA DE OBRAS S.A.U. Análisis comparativo del cálculo de muros pantalla en el diseño de sótanos de edificios Autores: Laura Ramoneda Cuenca Carlos Loscertales Lansac Tutor interno: Alberto Ledesma Villalba Tutor externo: Carlos Fernández Lillo Junio 2008

2. Índice 1. Introducción y objetivos 2. Descripción de la obra de referencia 3. Análisis numéricos 4. Resultados obtenidos 5. Retroanálisis 6. Conclusiones PROMOCIÓN IE INGENIERÍA DE OBRAS S.A.U.

3. 1. Introducción y objetivos • ¿Qué es un muro pantalla? • Métodos existentes • Teoría de equilibrio límite → no muestra desplazamientos • Teoría de muelles de Winkler • Método de elementos finitos (MEF) • Objetivos • Análisis comparativo → Winkler, MEF y obra de referencia • Retroanálisis simplificado PROMOCIÓN IE INGENIERÍA DE OBRAS S.A.U.

4. ¿Qué es un muro pantalla? • Estructura flexible de contención de tierras • Funcionalidades • Contener tierras • Prevenir flujo de agua • Evitar sifonamiento en fondo de excavación PROMOCIÓN IE INGENIERÍA DE OBRAS S.A.U.

5. 1. Introducción y objetivos • ¿Qué es un muro pantalla? • Métodos existentes • Teoría de equilibrio límite → no muestra desplazamientos • Teoría de muelles de Winkler • Método de elementos finitos (MEF) • Objetivos • Análisis comparativo → Winkler, MEF y obra de referencia • Retroanálisis simplificado PROMOCIÓN IE INGENIERÍA DE OBRAS S.A.U.

6. Índice 1. Introducción y objetivos 2. Descripción de la obra de referencia 3. Análisis numéricos 4. Resultados obtenidos 5. Retroanálisis 6. Conclusiones PROMOCIÓN IE INGENIERÍA DE OBRAS S.A.U.

7. 2. Descripción de la obra de referencia • Edificio sin uso determinado en Hospitalet de Llobregat • Dos niveles de sótanos → estructura de contención de tierras→ muro pantalla • Ejecución convencional por bataches alternos • Profundidad elevada de excavación→ anclajes PROMOCIÓN IE INGENIERÍA DE OBRAS S.A.U.

8. 2. Descripción de la obra de referencia • Básicamente arenas que disminuyen de grano con la profundidad Fuente: informe geotécnico correspondiente a la obra de referencia PROMOCIÓN IE INGENIERÍA DE OBRAS S.A.U.

9. Tabla de coordenadas y desplazamientos en metros 2. Descripción de la obra de referencia • Control de flechas de la pantalla en momentos clave: • Excavación hasta anclajes • Ejecución de anclajes • Excavación hasta NF • Drenaje del solar + Excavación hasta el fondo PROMOCIÓN IE INGENIERÍA DE OBRAS S.A.U.

10. Índice 1. Introducción y objetivos 2. Descripción de la obra de referencia 3. Análisis numéricos 4. Resultados obtenidos 5. Retroanálisis 6. Conclusiones PROMOCIÓN IE INGENIERÍA DE OBRAS S.A.U.

11. 3a. Teoría de muelles de Winkler • Software utilizado: CYPE y RIDO • Modela la pantalla como una viga apoyada sobre lecho elástico con coeficiente de reacción KH KH = P / δ • Modelo constitutivo en base a ley empuje-desplazamiento (E-D) • Variaciones de la ley E-D (RIDO) PROMOCIÓN IE INGENIERÍA DE OBRAS S.A.U.

12. 3a. Teoría de muelles de Winkler • Estimación del KH : Ménard y Chadeisson • Pruebas de viabilidad de los diferentes KH • Análisis de sensibilidad PROMOCIÓN IE INGENIERÍA DE OBRAS S.A.U.

13. 3b. Teoría del MEF • Software utilizado: PLAXIS • Discretización del medio continuo en una serie de elementos finitos (EF) de geometría poligonal → las ecuaciones del medio continuo se transforman en un sistema de ecuaciones algebraicas • Interpolación del resto del medio continuo PROMOCIÓN IE INGENIERÍA DE OBRAS S.A.U.

14. 3b. Teoría del MEF • Importancia del modelo constitutivo: plasticidad perfecta o endurecimiento hiperbólico PROMOCIÓN IE INGENIERÍA DE OBRAS S.A.U.

15. Índice 1. Introducción y objetivos 2. Descripción de la obra de referencia 3. Análisis numéricos 4. Resultados obtenidos 5. Retroanálisis 6. Conclusiones PROMOCIÓN IE INGENIERÍA DE OBRAS S.A.U.

16. 4. Resultados obtenidos • Modelos análogos • Control del anclaje • Control de empujes sobre la estructura • Control de momentos flectores en la estructura PROMOCIÓN IE INGENIERÍA DE OBRAS S.A.U.

17. 4. Resultados obtenidos PROMOCIÓN IE INGENIERÍA DE OBRAS S.A.U.

18. 4. Resultados obtenidos • Desplazamientos parciales en mm PROMOCIÓN IE INGENIERÍA DE OBRAS S.A.U.

19. Índice 1. Introducción y objetivos 2. Descripción de la obra de referencia 3. Análisis numéricos 4. Resultados obtenidos 5. Retroanálisis 6. Conclusiones PROMOCIÓN IE INGENIERÍA DE OBRAS S.A.U.

20. 5. Retroanálisis Valor de f para la fase 1 Valor de f para la fase 5 • Estimación de Φ y δ • Basado en teorías del MEF y en una función objetivo f: PROMOCIÓN IE INGENIERÍA DE OBRAS S.A.U.

21. 5. Retroanálisis PROMOCIÓN IE INGENIERÍA DE OBRAS S.A.U.

22. 5. Retroanálisis • Valores mínimos • Φ = 33,5º y δ = 21,2º δ / Φ = 0,63 f= 3,57 (b) Φ = 31º y δ = 27,2º δ / Φ = 0,87 f= 2,28 Valores δ/Φ para hormigones vertidos sobre terreno preparado (Potyondy, 1961) (a) (b) PROMOCIÓN IE INGENIERÍA DE OBRAS S.A.U.

23. Índice 1. Introducción y objetivos 2. Descripción de la obra de referencia 3. Análisis numéricos 4. Resultados obtenidos 5. Retroanálisis 6. Conclusiones PROMOCIÓN IE INGENIERÍA DE OBRAS S.A.U.

24. 6. Conclusiones PROMOCIÓN IE INGENIERÍA DE OBRAS S.A.U.

25. 6. Conclusiones • Se recomienda el uso del MEF en caso de que se disponga de un buen informe geotécnico y suficiente tiempo como para estudiar el problema en detalle • En caso contrario, se recomienda el uso de modelos de Winkler • En tal caso: • Se recomienda el uso de CYPE en caso de que estemos diseñando una estructura en fase de proyecto • Se recomienda el uso de RIDO en caso de que estemos estudiando el comportamiento de una estructura, sea en fase de proyecto o en fase de servicio • El retroanálisis es una herramienta hoy en día asequible y que permite verificar la idoneidad del informe geotécnico • Las arenas presentan en realidad Φ = 31º PROMOCIÓN IE INGENIERÍA DE OBRAS S.A.U.

26. PROMOCIÓN E INGENIERÍA DE OBRAS S.A.U. Análisis comparativo del cálculo de muros pantalla en el diseño de sótanos de edificios Autores: Laura Ramoneda Cuenca Carlos Loscertales Lansac Tutor interno: Alberto Ledesma Villalba Tutor externo: Carlos Fernández Lillo Junio 2008