Diseño simplificado y optimizado de muros anclados para sótanos en suelos granulares

Abstract

La presente tesis trata sobre el diseño de muros anclados sin empotramiento y construido por paños intercalados, que es el sistema más empleado en la ciudad de Lima. Se desarrollará un método de diseño simplificado basado en un método ampliamente utilizado que es aplicado a muros pantalla. Se ha adaptado la metodología de diseño simplificado de muros pantalla al sistema de muros anclados (sin empotramiento) trabajando con base en las formulaciones originales con lo que se obtienen nuevas formulaciones que sean coherentes con la realidad constructiva de Lima, teniendo en consideración que el tipo de suelo granular es predominante. Para darle validez a la metodología formulada se han aplicado los análisis convencionales de equilibrio límite a varios casos de diseño y se compararán con los resultados del método simplificado, permitiendo así obtener conclusiones. Los resultados hallados con el método simplificado han sido también validados con un análisis de interacción suelo-estructura donde las fuerzas de anclaje halladas generan un sistema en equilibrio. En este último análisis se han obtenido valores de deformaciones que permitieron verificar la validez del método. También se han encontrado valores de fuerzas cortantes y momentos flectores que han sido empleados en el diseño estructural del muro. También se presenta un ejemplo práctico de diseño de un paño típico de un muro anclado, a modo de demostrar la secuencia de cálculo a seguir empleando el método propuesto. El presente trabajo ha sido realizado en el mismo tiempo en que por primera vez se incluyó el tema de los muros anclados en la norma de suelos de Perú E.050, el contenido mostrado en la norma se basa, en general, en bibliografía avocada a muros con empotramiento constante, que es menos frecuente en Lima que la ejecución de muros anclados sin empotramiento, además que presenta factores de seguridad mínimos a estabilidad externa sin especificar con qué método son coherentes dichos factores, tampoco hace mención a la fracción de la aceleración máxima de suelo que se debiera usar para el análisis sísmico; estos y otros puntos se abordan en la tesis de manera que lo desarrollado pudiera permitir tener puntos que agregar o modificar a la norma.

This thesis is about the design of anchored walls constructed progressively by spans and without embedment of the wall, which is the main system used in Lima for ground stabilization in edifications. A simplified design method extensively studied by the Federal Highway Administration of USA will be used for the development of a method consistent with building procedures that are usual in Lima. The main feature of walls constructed in Lima is the absence of embedment of the wall, so the original formulations of the simplified method will be adapted, in addition to this a granular soil will be considered for the development of the method because it is the main type of soil in Lima. To validate the new method, conventional limiting equilibrium analysis will be applied to many design cases, then the results of both methods will be compared to get conclusions. Results obtained using the simplified method will be also validated with a soil-structure interaction analysis where anchor forces should generate a system in equilibrium. From the soil-structure interaction analysis values of deformation, shear forces and bending moments will be also obtained for the structural design of the wall. Then a typical strip of an anchored wall will be designed using the developed method as an application example, finally the results will be presented in detail planes with technical specifications of the materials and for the stressing of anchors. During the development of this thesis the peruvian norm of soils NTE E.050 published an actualization that included a chapter of anchored walls for the first time, that chapter was based in anchored walls with a constant embedment which is not completely consistent with the construction procedures applied in Lima, the main reason for this is that most of the bibliography that can be found treat about walls constructed with a constant embedment, so the content developed here may be useful for the improvement of the existing peruvian norm. Also, a purpose of this thesis is to serve as a bibliographic support for the design of future anchored walls without embedment.