Análisis numérico de los esfuerzos verticales en el paramento de un muro de tierra reforzada en suelo diabásico

I.P. Damians, A. Josa, P.J.R. Albuquerque, A. Lloret, A. Ledesma, C. De Santos

In the proceedings of: GEO2011: 64th Canadian Geotechnical Conference, 14th Pan-American Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, 5th Pan-American Conference on Teaching and Learning of Geotechnical Engineering

Session: Retaining Walls

ABSTRACT: The paper presents a numerical analysis of the service behaviour of a reinforced soil wall constructed in a diabasic soil. A 2D model developed through the Finite Element Method (FEM) using the commercial computer software PLAXIS has been developed for this purpose. This model has been applied to the case of a 6 meters high wall constructed on a diabasic, lateritic and porous underlying soil, common to the region of Campinas (São Paulo, Brazil). The geotechnical properties of this soil have been quantified for different compaction levels. In particular the vertical stresses in the front structure of the wall have been analyzed. The results show that variations in the soil stiffness and of the structure elements geometry cause significant variations of the stress-strain state and the forces that are generated.

RESUMEN: Mediante el desarrollo de un modelo numérico 2D por el método de los elementos finitos (M.E.F.) con el programa comercial de ordenador PLAXIS se ha modelado el comportamiento en servicio de muros de tierra reforzada. Este modelo se ha aplicado al caso de un muro de 6 metros de altura ejecutado en suelo del diabásico, laterítico y poroso, común en la región de Campinas (São Paulo, Brasil), con propiedades resistentes variables que se han cuantificado según diferentes niveles de compactación. Utilizando este modelo se ha estudiado, en particular, el estado tensional en el paramento del muro. Los resultados más relevantes de dicho análisis, presentados en este documento, muestran que variaciones tanto en la rigidez del terreno como en la geometría de los elementos constructivos provocan cambios significativos en el estado tenso-deformacional y en de los esfuerzos que se generan. 1 INTRODUCCIÓN Desde su origen en los años 70 con la patente de Armée" en 1963 (Vidal 1966) los muros de tierra reforzada se han adaptado a múltiples resoluciones constructivas, mejorando y optimizando el rendimiento de sus componentes y creciendo en su aplicabilidad frente a otras opciones estructurales (Anderson & Brabant 2006, Valero 2002). Se entiende como suelo o tierra reforzada al sistema compuesto por la asociación de un cierto material compactado usado como relleno (terraplén con propiedades adecuadas) y un refuerzo pasivo colocado en su interior. El procedimiento constructivo de una estructura de tierra reforzada se desarrolla con la colocación progresiva de los paneles del paramento, debidamente ubicados y ensamblados unos sobre los otros mediante piezas elastométricas de apoyo a medida avanza la extensión del material de relleno por tongadas, y se instalan los refuerzos, a diferentes alturas y anclados al paramento. De este modo, en la técnica de la tierra reforzada se reconvierte parte del material a contener en un componente importante de la estructura. Desde el punto de vista de los estados en servicio, este tipo de estructuras pueden dar lugar a patologías diversas, tanto debidas a un mal proceso constructivo como a errores de diseño o asentamientos excesivos del sustrato (Passe 2000). De especial relevancia para el estudio descrito en esta comunicación cabe señalar el desconchamiento del hormigón del paramento (Figura 1) debido al aplastamiento de las piezas elastométricas de apoyo y que deriva en el contacto entre hormigones de paneles verticalmente consecutivos (Neely 2005). En esta comunicación se formaliza numéricamente el análisis de este tipo de estructuras y se aplica a un muro de la zona de Campinas (São Paulo, Brasil), cuyo suelo ha sido caracterizado geotécnicamente bajo varios supuestos de compactación, representando su uso y aprovechamiento como material de relleno en estructuras de tierra reforzada. Como particularidad al respecto del tipo de terreno de la zona y desfavorable a la construcción de este tipo de estructuras es el hecho de que el material es bastante cohesivo y con ángulos de rozamiento interno no demasiado altos (en contra a lo que se establece en algunas recomendaciones específicas: DGC-MOPU 1998, Elias et al. 2001, RTA-NSW 2005, NF 1998, BS 1995). Aunque no es un buen suelo para rellenos y daría lugar, en general, a muros convencionales (por ejemplo de gravedad) con secciones importantes de hormigón con los consiguientes costes ambientales y económicos, el estudio llevado a cabo

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