RESUMENPASOS A SEGUIR PARA EL CALCULO Y DISEÑO DE TABLAESTACAS

Se siguen los siguientes pasos para el diseño de tablestacas:Determine el máximo valor de los momentos de flexión (Mmax) note que las unidades de estos momentos deberán ser por ejemplo, lb-ft/ft (kN.m/m) por longitud de muro.Obtenga el módulo de sección requerido de las tablestacas:

Donde: σ total =esfuerzo de flexión admisible del material de la tablaestacaElija una tablaestaca que tenga un módulo de sección más grande o igual al módulo de sección requerido

𝑆=𝑀𝑚𝑎𝑥

𝜎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙

Seguidamente recopilaremos información del texto de adscripción de Estructuras de Madera de la UMSS en el cual tenemos:

Transformando al sistema internacional tenemos:Grupo A → 21000 KN/m²Grupo B → 15000 KN/m²Grupo C → 10000 KN/m²

De esta manera habiendo calculado el momento máximo y utilizando el esfuerzo admisible de flexión σtotal de las tabla expuesta obtenemos el módulo de sección para que de esta manera se proceda con el diseño de la tablestaca.

𝑆=𝑀𝑚𝑎𝑥

𝜎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙

Una vez obtenido al módulo de sección requerido de la tablaestaca se procede con lo siguiente:

Igualando el módulo de sección requerido de la tablaestaca con el módulo de sección de una sección rectangular o circular maciza obtenemos las siguientes ecuaciones:

Módulo de sección para una seccióncircular maciza.

Módulo de sección para una secciónRectangular maciza.

ENTIBADOS O CORTES APUNTALADOS• Algunas veces el trabajo de construcción requiere de excavaciones de caras verticales

o casi verticales por ejemplo sótanos de edificios en áreas urbanizadas o transporte subterráneo a poca profundidad debajo la superficie del suelo

• Las caras verticales de los cortes necesitan ser protegidas por sistemas de apuntalamiento temporales para prevenir la falla que puede estar acompañada por asentamientos considerables o falla de la capacidad de carga de las construcciones cercanas• Para diseñar excavaciones apuntaladas se debe seleccionar las cuñas, puntales, tablestacas, y vigas soldadas, el ingeniero debe estimar la presión lateral de tierra para la cual los entibados estarán sujeto.

La figura 8,49 muestra dos tipos de cortes apuntalados usados comúnmente en trabajos de construcción. Uno usa la viga montante (fig. 8,49 a) que se hinca en el terreno antes de efectuar a excavación y es una viga vertical de acero o madera.

La figura 8,49b muestra otro tipo de excavación apuntalada, en este caso, tablestacas de acero interconectadas se hincan en el suelo antes de efectuar la excavación, largueros y puntales se insertan inmediatamente después que la excavación alcanza la profundidad apropiada.

PRESIÓN LATERAL DE TIERRA EN ENTIBADOS

Un muro de retención gira alrededor de su base, la presión lateral del muro es aproximadamente igual a la obtenida por medio de las teorías de Rankine o Coulomb

Fig. 3.45 Deformación de los muros: a) Muro de contención ; b) Corte Apuntalado 

En contraste, los entibados muestran una deformación diferente (Fig. 3.45). Gradualmente se incrementa con la profundidad de excavación.

Después de la observación de varios entibados, Peck (1969) sugirió la utilización de cartas de presión para diseño de entibados en arenas y arcillas. Las figuras muestran estas cartas sugeridas por Peck, con las siguientes guías:

ENVOLVENTE DE PRESIÓN PARA EL DISEÑO DE CORTES APUNTALADOS

Cortes en Arena

La figura 3.47 muestra la cara de presión para cortes en arena. Esta presión, p a puede ser expresada como:

Pa = 0.65γHKa

Fig. 3.47 Carta de presión aparente de Peck para cortes en arena

CORTES EN ARCILLA BLANDA Y MEDIA

La carta de presión para arcilla blanda a media se muestra en la figura 3.48. Es aplicable para la condición

Donde c = cohesión no drenada (φ= 0)

Fig. 3.48 Carta de presión aparente de Peck para cortes en arcilla suave a media

𝛾𝐻𝑐

>4

La presión Pa, es la más grande de:

𝑝𝑎=γ𝐻 [1−( 4𝑐γ 𝐻 )]ó

𝑝𝑎=0.3 γ𝐻

Donde γ = peso unitario de la arcilla

CORTES EN ARCILLA RÍGIDA

La carta de presión mostrada en la figura 3.49, en la cualPa = 0.2γH a 0.4γH (con un promedio de 0,3γH)

Se aplica a la condición de

Fig. 3.49 Carta de presión aparente de Peck para cortes en arcilla rígida

Cuando utilizamos las cartas de presión recién descritas, debemos tener en cuenta los siguientes aspectos en mente:

1) Las envolventes de presión son llamadas a veces envolventes de presión aparente. Sin embargo la distribución de presión real es una función de la secuencia de la construcción y de la flexibilidad relativa de la tablestaca. 2) Se aplican a excavaciones que tienen una profundidad mayor a los 20ft (6 m)

3) Se basan en la suposición, que el nivel freático esté debajo la base del corte.

4) La arena se asume como drenada y con presión de poros nula. 5) La arcilla se asume como no drenada y no se considera la presión de poros. 

LIMITACIONES PARA LAS CARTAS DE PRESIÓN

Cortes en Suelo Estratificado

En algunas ocasiones, cuando se construye un corte apuntalado se encuentran estratos de arcilla y arena. En este caso, Peck (1943 ) propuso que se determine un valor equivalente de la cohesión () de la siguiente manera (refiérase a la figura 8,53a)

El peso específico promedio de los estratos se expresa como:

es el peso específico saturado del estrato de arcilla

Similarmente, cuando se encuentran varios estratos de arcilla en el corte (Fig. 8,53b), la cohesión no drenada promedio es:

PRE-DIMENSIONAMIENTO:1.- Separaciones de puntales:

Para el pre diseño de las dimensiones del entibado usaremos la normativa Boliviana: NB688

El apuntalamiento se usa como trabajo previo al entibado, se usa en suelos que presenten condiciones de cohesión buena (suelo arcilloso)

Entibado discontinuo, es usado en suelos cohesivos sin acción de nivel freático.

Entibado continuo, es usado en suelos arenosos sin cohesión puede ser de madera, metálicos o mixtos.

PUNTALES

Tienen un espaciamiento vertical mínimo de cerca de 9 ft (2.75 m) o un poco más.

Los puntales son columnas horizontales sujetas a flexión. La capacidad de carga de las columnas depende de la relación de esbeltez, l/r, la cuál es reducida proporcionando soportes verticales y horizontales en puntos intermedio.

Para entibados en suelos arcillosos la profundidad del primer puntal de la superficie del suelo deberá ser menor a que la profundidad de las grietas de tensión . De la ecuación:

𝜎 𝑎=𝛾 𝑧𝑘𝑎−2𝑐 √𝑘𝑎

Para determinar la profundidad de las grietas de tensión𝜎 𝑎=0=𝛾 𝑧 𝑘𝑎−2𝑐 √𝑘𝑎

𝑧 𝑐=2𝑐√𝑘𝑎𝛾

con 𝑧𝑐=

2𝑐𝛾

RESUMEN:

1. Dibujar la envolvente de presiones para el corte apuntalado (Ver las figuras 8.50, 8,51 y 8,52). Muestre también los niveles propuestos para los puntales.La figura 8.54 a muestra una envolvente de presiones para un suelo arenoso, sin embargo podría ser también la de una arcilla. Los niveles de los puntales están marcados A, B , C y D. Las tablestacas o vigas montantes se suponen articuladas en los niveles de los puntales, excepto para el de la parte superior y el del fondo. En la figura 8,54 a, las articulaciones están a los niveles de los puntales B y C.

2. Determine las reacciones para las dos vigas simple en voladizo (parte superior y fondo) y de todas las vigas simples intermedias. En la figura 8.54 esas reacciones son A, B1, B2, C1, C2 y D.

3. Las cargas en los puntales en la figura 8,54 se calculan como sigue:

= A*s = (B1+B2)*s = (C1+C2)*s = D*s

4. Si se conocen las cargas de os puntales a cada nivel y las condiciones de apuntalamiento intermedias, se escogen las secciones apropiadas con ayuda del manual de construcción en acero.

TABLESTACAS

Los siguientes pasos están implicados en el diseño de tablestacas:1. Para cada una de las secciones mostradas en la figura 8,54b,

determine el momento flexionante máximo.2. Determine el valor máximo de los momentos flexionantes máximos

(Mmax) obtenidos en el paso 1. Note que la unidad de este momento será, por ejemplo lb*pie/pie(kN*m/m) de longitud de tablestaca.

3. Obtenga el modulo de sección requerido de las tablestacas:

S=𝑀𝑚𝑎𝑥𝜎𝑎𝑑𝑚

4. Escoja una tablestaca que tenga un módulo de sección mayor o igual al módulo de sección requerido de una tablestaca como la tabla C.1.

LARGUEROS

Los largueros se tratan como miembros horizontales continuos si se empalman apropiadamente. En forma conservadora, también se tratan como si estuviesen articulados en dos puntales

Para la sección mostrada en la figura 8,54 a los momentos máximos para los largueros (suponiendo que están articulados en los puntales) son:

Al nivel A,

Al nivel B,

Al nivel C,

Al nivel D,

Donde A, B1, B2, C1, C2 y D son las reacciones bajo los puntales por unidad de longitud de la tablestaca (paso 2 del diseño de puntales).

Determine el módulo de sección de los largueros:

S=𝑀𝑚𝑎𝑥𝜎𝑎𝑑𝑚

EJEMPLO DE ENTIBADOS:

Para el corte apuntalado de la figura mostrada:

a) Dibuje la envolvente de presión de la tierra y determine las cargas en los puntales, espaciados horizontalmente a 12 ft centro a centro.

b) Determine la sección de la tablestaca.

c) Determine el módulo de sección requerido de los largueros al nivel A. Considere: .

TABLAESTACAS EN VOLADISO EN SUELOS ARENOSOS:

EJEMPLO DE TABLESTACAS EN VOLADIZO:

Ejercicio No 1

Ejercicio No 1

TABLAESTACAS EN VOLADISO EN SUELOS ARCILLOSOEjercicioN2

EJEMPLO DE TABLESTACAS EN VOLADIZO:

Método del soporte libre en suelo Arenoso

Ejercicio No 3

EJEMPLO DE TABLESTACAS CON ANCLAJE: