MUROS TERRAMEHS

INTRODUCCION.

As naci el Sistema Terramesh, basndose en el principio de suelo reforzado y la tecnologa desarrollada a inicios de los aos 60 por el Profesor Henri Vidal conocida mundialmente como terre arme" (tierra armada). Est idea puede ser encontrada en la misma naturaleza, tan solo observando como el suelo gana resistencia por la presencia de races (fibras) en su estructura que trabajan como tensores.

Los suelos poseen en general elevada resistencia a esfuerzos de compresin, pero baja resistencia a esfuerzos de traccin. Cuando una masa de suelo es cargada verticalmente, la misma sufre deformaciones verticales de compresin y deformaciones laterales de elongacin (traccin). Con todo lo mencionado, si la masa de suelo estuviera reforzada, los movimientos laterales seran limitados por la rigidez del refuerzo. Esta restriccin de deformaciones es obtenida gracias a la resistencia a traccin de los elementos de refuerzo. La figura muestra el principio bsico del comportamiento de un suelo reforzado.

SISTEMA TERRAMESH

Terramesh System:

Compuesto por refuerzos en malla hexagonal a doble torsin asociados a un paramento frontal formado por la misma malla y piedras, formando cajas (puede presentar un paramento vertical o escalonado).

Terramesh Verde:

Compuesto por refuerzos en malla hexagonal a doble torsin asociado a un paramento frontal formado por la unin de la misma malla a una geomanta o biomanta tridimensional y reforzado por una malla electro soldada acoplada a tringulos de acero, que definirn la inclinacin del paramento (figura 07). Este sistema es ideal para la construccin de taludes reforzados.

VENTAJAS ESTRUCTURAS TERRAMESH

La flexibilidad, que brinda a la estructura la posibilidad de acompaar los asentamientos del terreno de fundacin, manteniendo la integridad estructural;

La permeabilidad del paramento externo garantiza el drenaje del terreno;

La simplicidad constructiva permite que una estructura Terramesh sea ejecutada manualmente, con instalaciones y equipamientos mnimos (aquellos necesarios para la construccin de un relleno compactado), inclusive en las regiones ms inhspitas. El elemento Terramesh permite la realizacin del paramento externo y armadura de refuerzo de forma continua;

La versatilidad, que permite la construccin de estructuras con paramento externo vertical, inclinado y/o en escalones, segn las necesidades.

Minimiza l impacto ambiental

Seguridad estructural en caso de incendio en las proximidades de la estructura (debido a la presencia de malla de acero);

Absorcin acstica del paramento externo (18 a 28 decibeles).

CONSISTENCIA Y ANCLAJE

Las pruebas mostraron que la capacidad de anclaje obtenida por la malla hexagonal se da debido a la accin combinada entre la friccin, corte y trabazn mecnica de las partculas.

La friccin se manifiesta en la superficie de los alambres y est relacionada con el ngulo de friccin interno del material de relleno, grado de compactacin y presin efectiva.

El corte surge debido al formato tridimensional de la malla, la cual confina en su interior una porcin de relleno (figura 08). Este fenmeno puede ser observado en caso de movimientos relativos suelo malla, donde la malla al deslizarse tiende a mover el suelo, movilizando de esta manera su resistencia al corte.

La trabazn entre las partculas y la malla tiene un papel importante cuando una gran parte del relleno est graduado en un rango entre 10 y 15 veces el dimetro del alambre. Una vez realizadas las pruebas de traccin con varios tipos de rellenos con dichas caractersticas se observ un notable aumento de la

Capacidad de anclaje.

Es importante mencionar que la resistencia a traccin en la direccin de las torsiones es mayor que en la direccin transversal, por lo tanto los paneles de malla siempre se deben colocar de forma que la direccin de las torsiones forme un ngulo recto con la parte frontal de la estructura.

C - Ensayos Realizados

Un proyecto involucrando dichos materiales debe considerar tres tipos de propiedades: propiedad requerida, propiedad ndice y propiedad funcional.

Sobre la base de las consideraciones antes mencionadas la resistencia de proyecto de los refuerzos est dada por:

TD = TB/fT

donde:

TB = propiedad ndice del material a ser usado en el proyecto;

TD = propiedad funcional del material a ser usado en elproyecto;

fT = factor de reduccin total para el material.

C.2.1 - Resistencia nominal y Resistencia de proyecto del refuerzo

En base a los ensayos mencionados de resistencia a traccin

ejecutados en CTC, Denver-USA de acuerdo con la ASTM A-975,

para la malla tipo 8x10 fabricada a partir de alambres BCC

revestidos con material plsticos y dimetro 2.70mm, fue

encontrado el siguiente valor medio para la resistencia nominal a

traccin:

TB = 50,11 kN/m

C.2.2 - Factores parciales y de Fluencia

Los factores parciales (fm) son atribuidos al material de refuerzo, reduciendo su resistencia; ms all de esto, debe ser considerado un fenmeno de fluencia de los materiales (creep). Por lo tanto, un factor de fluencia debe ser tambin aplicado a la resistencia nominal del refuerzo (TB), obteniendo entonces:

TD = TB / (fcreep . fm)

donde:

TB = resistencia nominal del material de refuerzo;

TD = resistencia de proyecto;

fcreep= factor de fluencia (creep);

1 - Factor de fluencia (creep), fcreep

Para el acero, cuya temperatura de transicin (en que su comportamiento visco-elstico comienza) es mayor que 500C, el creep es despreciable y se puede entonces asumir:

fcreep = 1,0

2 - Factor parcial para el material, fm

El factor parcial para el material de refuerzo fm, es compuesto por varios subfactores, a saber:

fm = fm11 x fm12 x fm21 x fm22

donde:

fm11 = factor relacionado con el proceso de fabricacin;

fm12 = factor relacionado a la extrapolacin de datos;

fm21 = factor relacionado a los daos causados durante el proceso

de instalacin;

fm22 = factor relativo a los efectos ambientales en el producto.

La siguiente tabla resume los factores parciales adoptados en los clculos de verificacin y dimensionamiento de las estructuras en suelo reforzado con el sistema Terramesh y que tambin est implementado en el programa Macstars 2000:

RESISTENCIA DE PROYECTO

Para arcillas, limos, arenas:

TD = TB / fcreep.fm = 50,11/1,30 = 38,5 kN/m

Para arenas gruesas:

TD = TB / fcreep.fm = 50,11/1,44 = 34,8 kN/m

DISEO DE MUROS TERRAMESH

Pre-dimensionamiento

Largo de cola : 3.0 m (Mnimo)

Ancho : 2.0 m

Altura : 0.5 y 1.0 m

CLCULO EMPUJE ACTIVO

Mtodo de equilibrio lmite.- Fundamenta-se en tomar en consideracin varias posiciones para la posible superficie de ruptura y para cada una de ellas determina el valor del empuje, por equilibrio de fuerzas.

Aplicando trigonometra

Donde:

Q= Sobrecarga

El ngulo de falla ser:

H = Altura del muro

P = Peso de la cua o bloque de falla

= Angulo de inclinacin del muro

= Angulo de inclinacin del empuje activo ( )

= Angulo de friccin interna del suelo

= Angulo del bloque de falla, medido desde la base

Tambin podemos hallar el valor empuje pasivo por el mtodo de Rankine, pero al ser pequea y al ser una carga que puede desaparecer con el tiempo, se la puede despreciar a la hora del diseo al igual que en muros de hormign armado.

VERIFICACIN CONTRA DESLIZAMIENTO.

La estructura tiende a deslizarse en relacin a la fundacin sobre la cual est apoyada, en el sentido de la carga, debido a la aplicacin del empuje activo (figura 16). En este caso habr una fuerza resistente disponible que acta en la base de la estructura contraria a tal movimiento, ms la componente del empuje

pasivo, si la estructura estuviese cimentada, con el fin de contrarrestar el deslizamiento.

La fuerza resistente disponible es definida como:

T = N x tan (b)

T = La friccin del suelo actuante en la base de la estructura

N= Componente normal del sistema de fuerzas

tan (b)= Angulo de friccin interna del suelo de fundacin

L = Largo del refuerzo de la estructura de contencin

W = peso propio del bloque de refuerzo (paramento frontal + masa de suelo reforzado)

q = carga distribuida sobre el terrapln

VERIFICACIN CONTRA EL VUELCO

El vuelco de la estructura de contencin podr ocurrir cuando el bloque reforzado tienda a rotar en relacin al punto de giro (A), posicionado en la parte frontal inferior de la estructura (figura 17). O sea, el momento del empuje activo en relacin al punto A situado en el pie del muro supera el valor del momento del peso propio de la estructura sumado al momento del empuje pasivo. Este tipo de anlisis considera el bloque de suelo reforzado como un macizo rgido y como si la fundacin no se deformara en el momento del giro. En realidad esto no ocurre porque, para que haya una rotacin del bloque reforzado, es necesario que la fundacin entre en colapso debido a las cagas. Se define el factor de seguridad contra el vuelco como la relacin entre la sumatoria de los momentos estabilizantes y aquellos inestabilizantes determinados en relacin al punto A llamado punto de vuelco. [17]

Para determinar los brazos de palanca de las fuerzas actuantes sobre la estructura, es necesario conocer el punto de aplicacin de cada una de ellas, o sea, el centro de gravedad.

Sumatoria de los momentos estabilizantes:

PG = peso del paramento frontal (elementos Terramesh)

XG = coord. X del centro de gravedad del paramento frontal

PB = peso del macizo de suelo reforzado

XB = coord. X del centro de grav. del macizo del suelo reforzado

XEa = coord. X del punto de aplicacin del empuje activo

q = carga distribuida

L = largo del refuerzo

XQ = coord. X de la resultante de la carga distribuida en los refuerzos

Ep = empuje pasivo

yEp = coord. Y del punto de aplicacin del empuje pasivo

PRESIONES EN LA FUNDACIN

Aplicadas en la fundacin por la estructura de apoyo. Las presiones no deben sobrepasar el valor de la capacidad de carga del suelo de fundacin, evitando su colapso (figura 18). A travs del equilibrio de momentos actuantes sobre la estructura de contencin, se puede determinar el punto de aplicacin de la

Fuerza normal N.

e = B / 2 - [ ( Mest ) - ( Mdesest ) ] / N (14)

Esta fuerza normal es la resultante de las presiones normales que actan en la base de la estructura de apoyo. Para que estas presiones sean determinadas, la forma de su distribucin debe ser conocida. En el caso de la estructura de suelo reforzado, se puede admitir una distribucin de presin constante, debido al hecho de poseer una fundacin flexible y capaz de soportar pequeas deformaciones. Por lo tanto, se determina la base sobre la cual actuar esa presin segn las siguientes condiciones:

El valor del factor de seguridad depende del tipo de estructura y de las condiciones de la misma; segn algunas normas podemos adoptar los siguientes factores de seguridad para distintos anlisis.

PROGRAMA MACSTARS 2000

El programa Macstars, versin 2000, fue desarrollado para analizar la estabilidad de los suelos reforzados, esto es, estructuras que promueven la estabilidad de taludes usando unidades de refuerzos capaces de absorber los esfuerzos de

Traccin. Adems, permite al usuario conducir el anlisis de estabilidad usando el Mtodo del Equilibrio Lmite considerando tambin situaciones de taludes sin refuerzos.

El Macstars 2000 permite al usuario realizar los siguientes tipos de anlisis:

Taludes no reforzados (perfiles de suelo existente);

Taludes (o muros) reforzados con el sistema Terramesh;

Taludes reforzados con geogrillas;

Taludes (o muros) reforzados con el sistema Terramesh + Geogrillas;

Estructuras de contencin en suelo reforzado con paramento en bloques de concreto (Segmental Retaining Wall);

Rellenos sobre suelo blando.

Permite tambin incluir en los anlisis las siguientes condiciones:

Presin de poros;

Condiciones ssmicas;

Sobrecargas uniformemente distribuidas y puntuales;

Varios tipos de refuerzos;

Geometra compleja de refuerzos.

Presentando finalmente valores para el clculo de:

Anlisis de la estabilidad interna;

Tensiones en los refuerzos;

Anlisis de la estabilidad global;

Verificaciones externas (como muro de contencin);

Anlisis de estabilidad contra el deslizamiento;

Clculo de los asentamientos.

F.3 Verificacin de la estabilidad como muro

Al realizar este tipo de anlisis de estabilidad, la estructura de contencin completa, o parte de ella, es considerada como un muro monoltico compuesto por bloques, que forman la estructura de contencin propiamente dicha (figura 23).

La verificacin de la estabilidad de la estructura como muro de contencin consiste en los tres anlisis clsicos de estabilidad realizados en muros de contencin:

verificacin contra el Deslizamiento (A);

verificacin contra el Volcamiento (B);

Verificacin de la capacidad de soporte de la fundacin (C)

EJEMPLO DE APLICACIN

Se pide disear un muro TERRAMESH, para un altura d 6 metros con las siguientes condiciones

DATOS:

Sobrecarga Q = 20 KN/m

Peso especfico de la piedra de relleno p = 24 kN/m

Material de relleno

Peso especfico = 24 KN/m

Angulo friccin interna = 30

Material mejorado de la base

Peso especfico = 18 KN/m

Angulo friccin interna = 40

Suelo de la fundacin

Peso especfico = 18 KN/m

Angulo friccin interna = 20

Capacidad ultima de apoyo qu=250KN/m

Paso 1.- Pre-dimensionamiento.

Paso 2.- Calculo del ngulo de falla y empuje activo

Para conocer la ubicacin del empuje activo, es necesario considerar por separado el empuje y coordenadas producidas por el bloque de falla y por la sobrecarga.

Para mayor seguridad se adopta el ngulo de inclinacin del empuje igual al de inclinacin del terreno, es decir ==6

Paso 3.- Verificacin contra el vuelco

Paso 4.- Verificacin contra el deslizamiento.

Paso 5 .- presiones en la fundacin.

PROCESO CONSTRUCTIVO

TERRAMESH SISTEM

TERRAMESH VERDE

APLICACIONES