miércoles, 2 de marzo de 2011

Diseño de muros pantalla (1)

Esta es la primera de una serie de entradas en las que expondré mi metodología de diseño de los muros pantalla, estas entradas no pretenden ser un manual de cálculo de los muros pantalla, sino exponer la metodología que utilizo, por lo que será independiente de las herramientas utilizadas por cada uno.

La sistemática que os presentaré la he desarrollado en base a mi experiencia de años diseñando y verificando muros pantalla, en muchos de los cuales participaba o participo como ejecutor directo, por esa razón, aunque la metodología es más o menos estandart, pondera las fases y los aspectos a considerar, en función de las problemáticas que he ido viviendo a lo largo de mi trayectoria profesional.

Personalmente nunca he visto romper una pantalla por falta de armadura pero si he visto muchos problemas asociados al agua, inevitablemente eso influye, y mucho, en la metodología que expondré.

Mi metodología se basa en las siguientes fases:


1.      Prediseño.
2.      Verificaciones geotécnicas.
3.      Calculo estructural del elemento.
4.      Verificaciones interacción muro-entorno.
5.      Transmisión de información a obra.

De estas fases considero la primera (prediseño) y la última (transmisión de información a obra) como las más importantes, de hecho, a diferencia de muchos diseñadores, la que considero menos importante es la del cálculo estructural del elemento.

Uno de los objetivos de estas entradas es poder argumentar afirmaciones, que en mi quehacer diario hago de forma recurrente y que normalmente me traen algún que otro problema, de las cuales destaco:

·         Los tres aspectos fundamentales a considerar en todo diseño de muro pantalla son: el agua, el agua y el agua.
·         Herramientas como el Plaxis no son adecuadas para el dimensionado estructural de los muros pantalla.
·         El diseño estructural de un muro pantalla no es lo más importante en el diseño de la contención, de hecho un muro de canto 60 cm con 50/40 kg/m2 (con agua/sin agua) de acero, con armadura simétrica y una distancia media entre apoyos de 3/4 metros (con agua/sin agua) aguanta el 90% de las posibles obras de contención.
·         La ejecución es inmensamente más importante que el diseño.

Espero que os parezca interesante.


Gracias por el tiempo que me habéis dedicado.

juanjo

20 comentarios:

  1. Normalmente no calculo estructuralmente pantallas pero a veces me ha tocado modelarlas para estimar los efectos de los desplazamientos de las mismas en edificaciones cercanas... ¿Porqué afirmas que el plaxis no es adecuado para el dimensionado?

    Un saludo

    Toni

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  2. anónimo, gracias por tu comentario.

    Personalmente creo que el programa plaxis, como otros similares, en los muros pantalla son para lo que tu los utilizas, es decir modelar un comportamiento complejo donde interaccionan diferentes elementos considerando efectos bi y tridimensionales.

    Como espero que veas en post posteriores a éste, algunos de los cuales ya los he colgado, mi metodología para el diseño de muros pantalla se basa en ir mejorando el conocimiento del elemento a diseñar desde las metodologías más sencillas y contrastadas hasta las tecnológicamente más elaboradas. en base a este principio, el análisis con elementos finitos bi o tridimensional sería la técnica más avanzada y por lo tanto de las últimas a utilizar, aportando únicamente los datos que técnicas más sencillas y contrastadas no me dan.

    Por dar un ejemplo. diseñaré el muro pantalla con una herramienta como Rido, despues de haber hecho un prediseño en base a criterios contrastados, con los datos obtenidos ajustaré el modelo de MEF y a este modelo le preguntaré cosas que el Rido no me da como por ejemplo la posible afectación a los edificios.

    Por cierto, a medida que más complejidad pongo en el diseño menos me creo los resultados obtenidos, eso me pasa con mis propios resultados, así que imagínate con los de los demás.

    UN SALUDO

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  3. Estoy totalmente de acuerdo en que antes de emplear un método numéricos es conveniente hacer un tanteo con métodos simplificados e ir aumentando la complejidad del análisis.

    Aunque reconozco que soy un "plaxis-adicto", a modo ilustrativo, en el libro "Guidelines for the use of advanced numerical analysis" aparecen ejemplos de benchmarking (ejercicios que consisten en plantear el mismo problema con los mismos datos a diferentes equipos para ver que solución dan y compararla, a ser posible, con la respuesta real). Uno de esos ejemplos es especialmente clarificador sobre la "potencia" de los métodos numéricos. Se pidió a un grupo de diferentes universidades que estimaran el desplazamiento en cabeza de un muro pantalla. Resultado: al 50% de las universidades les salía que el muro se desplazaba hacia la derecha y al resto hacia la izquierda. Sin comentarios.

    De cualquier manera, numéricamente Rido es más sencillo que Plaxis. Sin embargo, personalmente, lo de determinar módulos de balasto horizontales (y verticales) siempre me chirría un poco... eso de mezclar estructura y suelo en un muelle, pues no deje de producirme cierta "desazón" ;-)

    Un saludo

    Toni

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  4. Toni, gracias por tu aportación.

    Debo aclararte que mi metodología no habla de tanteos previos, sino de una gerarquización de la información. Me explico, si por una tabla de doble entrada basada en una sistemática en que confío y de probada solvencia, me sale que la pantalla debe tener un empotramiento de 6 metros y despues el rido me dice que tiene que ser de 8 o de 4, siempre me creeré la metodología más sencilla, otra cosa es que haga las verificaciones que quiera hacer.
    Por la misma regla, si el rido, o cype o paratie o geo, me da una ley de esfuerzos concreta, ésta siempre tendrá, para mi mayor entidad que la que me de el plaxis o el ansys o el geofem.

    Suena sencillo, pero no lo es tanto, en próximas entradas de mi blog tengo intención de matizar estos aspectos.

    UN SALUDO

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  5. Te felicito Juanjo creo que no vas a pasar desapercibido en este mundo, muchos profesores que se lucran con los libros que publican y que a veces son copias o resúmenes de otros, deberían ponerlos a disposición de los demás

    En buena Hora
    Un Saludo

    Pedro

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  6. Gracias Pedro, aunque yo dudo que alguien se lucre publicando libros de geotecnia.

    Un saludo

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  7. Juanjo, para un cálculo sencillo de pantallas ...qué programas sencillos me recomiendas ?
    etc


    Anexos de cálculos . etc

    Saludos

    Pedro Gamo
    ICCP col 7933 GYE

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    1. Pedro, programas hay muchos, pero dado que comentas que debe ser sencillo entiendo que lo quieres para problemas sencillos de calcular ( el 80% de los casos). Creo que el programa CYPE pantallas de la casa CYPE Ingenieros es un programa razonablemente bueno, fácil de manejar ( con una formación geotécnica adecuada) y muy agradecido a efectos de documentación tanto escrita como a nivel de planos. Además la casa CYPE tiene una correcta asistencia al cliente y organiza numerosos cursos, si no me equivoco hay uno específico de muros pantalla, te recomiendo visites la web de zigurat, que es la empresa de formación que suele llevar estos cursos.

      Un saludo y gracias por tu visita

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  8. No estoy de acuerdo con el enfoque de tu post. Yo llevo usando Plaxis 13 años y es, para mi, la herramienta más potente, fiable y útil en diseño de muros pantalla. Evidentemente, las tablas de doble entrada pueden sacarte de un apuro o servirte para dar una respuesta en 2 segundos a una duda, pregunta o consulta, pero cuando se trata de diseñar..... Los métodos basados en equilibrio límite, en mi humilde opinión, te sirven para dar un enfoque o una solución mega-sobredimensionada. Fuera de orden en los tiempos que vivimos. EL cype.... no sé.... realmente no calcula por elementos finitos (no triangula) y no considera grados de libertad.
    Es mi humilde opinión.

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    1. Hola,

      estoy metiéndome en este del calculo de pantalla desde hace poco, aunque trabajando en ejecución desde hace mucho tiempo, hace un par de años di un curso de plaxis que dan en la politécnica de Cataluña, y note algo, que es lo que os quiero preguntar, el plaxis tiene mucho potencial pero pide muchos parámetros poco frecuentes y ahí veo el gran problema del plaxis, como se de verdad esos parámetros. me gustaría saber que opináis. Saludos y felices fiestas.

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    2. Anónimo, seguro que tienes tu parte de razón, yo me baso en 20 años de trabajo donde he diseñado, construido, dirigido y hasta demolido un monton de muros pantalla, eso a uno le embrutece bastante. También te digo que empecé a trabajar con los MEF ya en mi tesina y he manejado prácticamente todos lo programas del mercado, entre ellos el Plaxis. Por posicionarme aun más claramente 8 de eso va este blog), para el 95% de los casos de diseño de un muro pantalla es mejor el CYPE que el Plaxis, hala ya lo he dicho....

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    3. MAnuel, no únicament te pide muchos parámetros sino que también debes reflexionar sobre toda una serie de aspectos, como aquellos relacionados con le agua o las tensiones insitu. Ya te digo yo que con un poco de mala leche, puedes hacer que salga lo que tu quieras, por esa razón este tipo de programas los considero muy poco recomendables para el diseño de muros pantalla, salvo que el caso a calcular previamente se haya verificado con un sistema más tradicional y el técnico que maneje el programa tenga bastante experiencia tanto en manejar éste como en los sistemas más tradicionales de cálculo.

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    4. me parece muy bien que te posiciones, veo que es un tema muy trillado y que no se llegará a un consenso, lo fácil siempre es mejor, a mi todavía me quedan 13 años haciendo pantallas para llegar. un saludo y muchas gracias por este post.

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  9. Con un poco de mala leche puedes conseguir que cualquier programa te arroje el resultado que tu quieras. Los programas de elementos finitos son buenos resolviendo ecuaciones, son muy versátiles y permiten modificar muchos parámetros y tienen una gran ventaja y es que no piensan por ti. O al menos los técnicos tenemos que pensar que eso es una ventaja.

    Decir que que con 60 cm de muro y distancias entre apoyos de 3 ó 4 metros se soluciona el 90% de las contenciones es como decir que con distancias entre pilares de 20 metros y vigas pretensadas de 1 m de canto se solucionan el 90% de los puentes, claro...

    Es que llevo tiempo que me siento defraudado con CYPE...

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    1. Anónimo, la idea de la metodología que planteo se basa en partir de un prediseño razonable y gerarquizar los aspectos a diseñar en función de su importancia relativa.

      Un saludo

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  10. Voy a romper dos lanzas, una a favor y otra en contra...
    En mi limitada experiencia (llevo un año escaso en esto), el parámetro mas limitante para un predimensionamiento siempre es la geotecnia. 200 m de muro, nivel de excavacion a -8.00 m y el unico sondeo que tienes llega a -10.00, y te puedes dar con un canto en los dientes si esta cerca de tu excavación... Usar plaxis en ese caso, es en mi humilde opinión, desperdiciar los recursos para obtener un resultado en colores.
    Por otro lado, diseñar una pantalla en un lugar con cargas sismicas considebles, como Estambul o Santiago de Chile, usando métodos simplificados, supone (en mi humilde experiencia) sobredimentsionar la estructura. No se caerá ( o si, porque con cierta intesidad de terremoto todo se cae), pero también desaprovecharemos recursos inecesariamente. Yo pienso que Plaxis es util en situaciones concretas con información fiable, y sobretodo es muy necesario cuando tienes interacción con otros sitemas.
    Es mi opinión, pero se de gente que predimensiona con Plaxis y dimensiona con SAP...

    De cualquier forma, gracias por el Blog Juanjo, lo acabo de descubrir y llevo 2 h. leyendolo

    Un saludo,
    Andrea

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  11. Que buen aporte muchas gracias me sirve de mucho a mi que recién ando cursando estudios universitarios

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  12. buf, acabo de encontrar el blog y voy a poner también mi humilde opinión: yo no he manejado PLAXIS, he manejado FLAC (ojito diferencias finitas que no elementos finitos) y algo de MIDAS GTSNX, mucho de CYPE, mucho de programas de estabilidad (SLIDE, etc) algo de RIDO.... Y lo que sí puedo garantizar es que lo importante es el MODELO GEOLÓGICO. Vamos que ya puedes tener un FLAC 3D introducir sismo y agua, y la velocidad del viendo que si te lo estás inventando todo la pantalla no va a funcionar o sí, pero será mentira.
    Mi opinión es que programas complejos y salidas gráficas chulas impresionan mucho, así si nadie sabe manejar tu programa, mejor, porque cuando te pregunten como has modelizado el sismo dirás que has introducido no se que fuerza por unidad de pantalla sacada de un cálculo con otro programa o a mano, vamos que "te lo investas con criterio" que es una frase que me encanta para decir que es una aproximación al fenómeno real.
    Por otro lado habrá programas tan sencillos de manejar que cualquiera puede introducir todos los valores y casi sin ayuda, y ahí es donde la gente empieza a echar pestes del programa porque cualquiera puede hacer lo que tu haces con otro programa que no maneja/entiende nada más que una élite (miento, que ahora maneja todo el mundo porque yo estoy viendo todos los días cálculos de una rotura de un talud de 1,5 m de altura y pendiente 1h:1v con PLAXIS, en fin, como ir por el centro de Madrid a 30 con un Ferrari, si te sobra la pasta el tiempo y la categoría....).
    En este grupo de programas entra el CYPE, sencillo y efectivo, pero como se maneja fácil da miedo a los iluminados.
    Cual es el problema de programas sencillos? pues precisamente ese, que si puedes introducir los parámetros de forma sencilla no te hace falta saber nada.
    ¿Seguro?
    Pues eso es lo que pasa, que la gente no sabe nada de geología, geotecnia y se pone a calcular una pantalla con Plaxis y le atiza 40 grados de fricción a una arena densa, porque ha visto un informe basado en un plano geológico de la zona a escala 1:1000000

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  13. Hola Juanjo, soy de estructuras, pero empecé con las pantallas en 1989, cuando no eran tan conocidas aún, mientras llegaba el programa solicitado a la empresa, efectué las primeras con calculadora, claro con la teoría de equilibrio límite, ya con el soporte informático, hacía exactamente lo mismo en 30 minutos y no en tres días. Estuve trabajando en el área geotecnia muchos años, el responsable, digamos jefe, era un compañero Máster en Geotecnia universidad de Austin, USA. Hasta que por fin llegaron los programas (deformaciones y estabilidad global) como el CYPE y otros de elementos finitos. Yo me encargaba de actuar con el primero y el jefe con los "e-finitos"; a manera de reclamo le pregunto porqué usamos tanto el CYPE, a lo que él respondió, si hiciéramos lo contrario nos echan de la empresa, obtener los datos para el Plaxis es muy caro , lo mismo que tu comentaste anteriormente. Me parece que el CYPE, RIDO, GEO5, TRICALC..... el primer cálculo lo hacen con la teoría clásica y si no cumplen requisitos de deformación, aumenta el empotramiento y verifican el espesor de pantalla. En resumen, estoy muy contento con la experiencia en este tema.

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