Muros de Contencion Con Contrafuerte. SF

 

  “AÑO DEL BUEN SERVICIO AL CIUDADANO”  

FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL INFORME ACADÉMICO “MUROS DE CONTENCIÓN CON CONTRAFUERTE”  

AUTORES: GAVIDIA OBREGON, Jhamir LLAURE CHÁVEZ, Gimer PALOMINO BLAS, Víctor SARMIENTO CHAVEZ, Viviana SOLORZANO CERNA, Marcelo VELASQUEZ ARIAS, Migail

DOCENTE: ING. CHÁVEZ SÁNCHEZ, Eleazar Enrique

CHIMBOTE-PERÚ 2017

 

 

INDÍCE I. INTRODUCCIÓN II. OBJETIVOS OBJETIVOS GENERALES OBJETIVOS ESPECÍFICOS CAPÍTULO I: GENERALIDADES 1.1 Definición de muros de contención…………………………………………………………….…….5  1.2 Características…………..……………………………………………………………………………....……..6  1.3 Clasificación………………………....……………………………………………...…………………..........7 1.4 Partes de un muro de contención.……………………………………....………………………....8 1.5 Tipos de muros de contención……………………………..……………………………………..…9  1.6 Uso e importancia…………………………………………………………....…………………………...13 importancia…………………………………………………………....…………………………...13  CAPÍTULO II: MUROS DE CONTENCIÓN CONTENCIÓN CON CONTR CONTRAFUERTE AFUERTE 2.1 Definición…………………………………………………………….…….…..…………………………….14  2.2 Características…………………………………………………………….…….….……………..…….…15  2.3 Dimensionamiento……………………………………………………….……….……………..…..….16  2.4 Ventajas…..…….…….……………………………………………………………....…………..…....….25  CAPÍTULO III: DISEÑOS DE MURO CON CONTRAFUERTES  CONTRAFUERTES   3.1 Solución de ejercicios………………………..……………………………………….…………………..27  III. CONCLUSIONES IV. RECOMENDACIONES V. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS VI. ANEXOS

LABORATORIO MECANICA DE SUELOS 2017-II 

 

2

 

 

INTRODUCCIÓN

El presente informe titulado “MUROS DE CONTENCIÓN CONTENCIÓN CON CONTRAFUERTES” fue realizado en el

curso de Mecánica de suelos, dentro del marco de los lineamientos de la investigación formativa de la Universidad Cesar Vallejo. Los muros de contención tienen como finalidad resistir las presiones laterales ó empuje producido por el material retenido detrás de ellos, su estabilidad la deben fundamentalmente al peso propio y al peso del material que está sobre su fundación. Los muros de contención se comportan básicamente como voladizos empotrados en su base. Designamos con el nombre de empuje, las acciones producidas por las masas que se consideran desprovistas de cohesión, como arenas, gravas, cemento, trigo, etc. En general los empujes son producidos por terrenos naturales, rellenos artificiales o materiales almacenados. Hasta finales del siglo XIX, se construían muros de mampostería y piedra, a partir del siglo XX se comenzó a construir muros de concreto en masa y de concreto armado, desplazando en muy buena parte a los materiales anteriormente utilizados. Para proyectar muros de sostenimiento es necesario determinar la magnitud, dirección y punto de aplicación de las presiones que el suelo ejercerá sobre el muro. El proyecto de los muros de contención consiste en: 1) 1)   Elección del tipo de muro y dimensiones. 2) 2)   Análisis de la estabilidad del muro frente a las fuerzas que lo solicitan. En caso que la estructura seleccionada no sea satisfactoria, se modifican las dimensiones y se efectúan nuevos cálculos hasta lograr la estabilidad y resistencia r esistencia según las condiciones mínimas establecidas. 3) 3)   Diseño de los elementos o partes del muro. El análisis de la estructura contempla la determinación de las fuerzas que actúan por encima de la base de fundación, tales como empuje de tierras, peso propio, peso de la tierra, cargas y sobrecargas con la finalidad de estudiar la estabilidad al volcamiento, deslizamiento, presiones de contacto suelo-muro y resistencia mínima requerida por los elementos que conforman el muro.

LABORATORIO MECANICA DE SUELOS 2017-II 

 

3

 

 

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL:

1)  1)  Elaborar, diseñar y calcular muros de contención con contrafuertes en diferentes tipos de suelos.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

1)  1)  Realizar un programa de cómputo que facilite y agilice el diseño y cálculo de los muros de contención con contrafuertes, el cual sea una herramienta útil para usar en campo.

2) 2)   Identificar los tipos de muros con contrafuertes y su diseño, así como de las consideraciones a tomar en cuenta al momento de estabilizar un suelo, incluyendo en nuestro análisis factores técnicos, de seguridad y estéticos. 

LABORATORIO MECANICA DE SUELOS 2017-II 

 

4

 

 

CAPÍTULO I: GENERALIDADES 1.1 DEFINICIÓN DE MUROS DE CONTENCIÓN  Los Muros de Contención son elementos constructivos que cumplen la función de cerramiento, soportando por lo general los esfuerzos horizontales producidos por el empuje de tierras. En otros tipos de construcción, se utilizan para contener agua u otros líquidos en el caso de depósitos. Un muro de contención no solo soporta los empujes horizontales trasmitidos por el terreno, debe también recibir los esfuerzos verticales trasmitidos a pilares, paredes de carga y forjados que apoyan sobre ellos. La mayoría de los muros de contención se construyen de hormigón armado, cumpliendo la función de soportar el empuje de tierras, generalmente en desmontes o terraplenes, evitando el desmoronamiento y sosteniendo el talud.

LABORATORIO MECANICA DE SUELOS 2017-II 

 

5

 

 

1.2 EMPUJE

El tipo de empuje que se desarrolla sobre un muro está fuertemente condicionado por la deformabilidad del muro. En la interacción muro-terreno, pueden ocurrir en el muro deformaciones que van desde prácticamente nulas, hasta desplazamientos que permiten que el suelo falle por corte. Pueden ocurrir desplazamientos de tal manera que el muro empuje contra el suelo, si se aplican fuerzas en el primero que originen este efecto.

1.2.2EMPUJE ACTIVO

Si el muro de sostenimiento cede, el relleno de tierra se expande en dirección horizontal, originando esfuerzos de corte en el suelo, con lo que la presión lateral ejercida por la tierra sobre la espalda del muro disminuye gradualmente y se aproxima al valor límite inferior, llamado empuje activo de la tierra.

LABORATORIO MECANICA DE SUELOS 2017-II 

 

6

 

 

1.2.3 EMPUJE NULO Si se retira el muro lo suficiente y pierde el contacto con el talud, el empuje sobre él es nulo y todos los esfuerzos de corte los toma el suelo.

1.2.4 EMPUJE PASIVO Si el muro empuja en una dirección horizontal contra el relleno de tierra, como en el caso de los bloques de anclaje de un puente colgante, las tierras así comprimidas en la dirección horizontal originan un aumento de su resistencia hasta alcanzar su valor límite superior,   llamado empuje pasivo de la tierra. Cuando el movimiento del muro da origen a uno de estos dos valores límites, el relleno de tierra se rompe por corte

LABORATORIO MECANICA DE SUELOS 2017-II 

 

7

 

 

1.2.5 EMPUJE DE REPOSO Si el muro de contención es tan rígido que no permite desplazamiento en ninguna dirección, las partículas de suelo no podrán desplazarse, confinadas por el que las rodea, sometidas todas ellas a un mismo régimen de compresión, originándose un estado intermedio que recibe el nombre de empuje de reposo de la tierra,

Se puede apreciar que los empujes de tierra se encuentran fuertemente relacionados con los movimientos del muro o pared de contención. Dependiendo de la interacción muroterreno se desarrollaran empujes activos, de reposo o pasivos, siendo el empuje de reposo una condición intermedia entre el empuje activo y el pasivo Con el estado actual del conocimiento se pueden estimar con buena aproximación los empujes del terreno en suelos granulares, en otros tipos de suelos su estimación puede tener una mayor imprecisión. Los suelos arcillosos tienen apreciable cohesión, son capaces de mantener taludes casi verticales cuando se encuentran en estado seco, no ejercen presión sobre las paredes que lo contienen, sin embargo, cuando estos suelos se saturan, pierden prácticamente toda su cohesión, originando empuje similar al de un fluido con el peso de la arcilla, esta situación nos indica que si se quiere construir un muro para contener arcilla, este debe ser diseñado para resistir la presión de un líquido pesado, más resistente que los muros diseñados para sostener rellenos no cohesivos. En caso de suelos mixtos conformados por arena y arcilla,

LABORATORIO MECANICA DE SUELOS 2017-II 

 

8

 

 

Interacción muro-suelo

CARACTERÍSTICAS Los muros de contención son elementos constructivos que cumplen la función de cerramiento, soportando por lo general los esfuerzos horizontales producidos por el empuje de tierras. En otros tipos de construcción, se utilizan para contener agua u otros líquidos en el caso de depósitos. Un muro de contención no solo soporta los empujes horizontales trasmitidos por el terreno, debe también recibir los esfuerzos verticales trasmitidos a pilares, paredes de carga y forjados que apoyan sobre ellos. La mayoría de los muros de contención se construyen de hormigón armado, cumpliendo la función de soportar el empuje de tierra, generalmente en desmontes o terraplenes, evitando el desmoronamiento y sosteniendo el talud.

LABORATORIO MECANICA DE SUELOS 2017-II 

 

9

 

 

1.3 CLASIFICACIÓN -De acuerdo a su diseño  

Muros con Talón y Puntera:

Para construir este muro es necesario sobrepasar la línea de edificación, a nivel de los cimientos.  

Muros sin Talón:

Por lo general al construirlo resulta con un aumento de dimensión en la puntera de la zapata.  

Muros con Talón:

En el primer caso, necesitan sobrepasar la linea de edificación. El resultado es similar al muro sin talón, pero trabaja de otra manera; esta es la mejor solución ante inestabilidades por posible vuelco.

LABORATORIO MECANICA DE SUELOS 2017-II 

 

10

 

  -De acuerdo a su función  

Contención de tierras:

Cuando el muro se destina a contener sólidos, éstos por lo general son tierras; la impermeabilización y el drenaje son dos aspectos importantes para controlar el paso de agua del terreno hacia el interior de la edificación.  

Contención de líquidos:

Para esta función es necesario conseguir la continuidad del hormigón a fin de lograr una buena impermeabilización. impermeabilizaci ón. Para ello se efectúa un vibrado con un control adecuado, para evitar huecos y  juntas. -De acuerdo a su forma de trabajo  

Muros de contención por gravedad:

Soportan los empujes con su peso propio. Los muros construidos con hormigón en masa u hormigón ciclópeo, por ser más pesados, se utilizan habitualmente como muro de gravedad ya que contrarrestan los empujes con su propia masa. Las acciones que reciben, se aplican sobre su centro de gravedad. Este tipo de muro de contención de gran volumen, se realiza de poca altura y con una sección constante; aunque también existen los de tipo ataluzados o escalonados.  

Muros de contención ligeros (a flexión):

Cuando el muro trabaja a flexión podemos construirlo de dimensiones más livianas. Dado que aparecen esfuerzos de flexión, la construcción se efectúa con hormigón armado, y la estabilidad está en relación a la gran resistencia del material empleado. El diseño del muro debe impedir que flexione, ni produzca desplazamientos horizontales o vuelque, pues debido a los empujes, el muro tiende a deformarse. En la flexión aparecen esfuerzos de tracción y compresión. Por ello existen formas particulares para disponer las armaduras en estos muros.

LABORATORIO MECANICA DE SUELOS 2017-II 

 

11

 

 

1.4 PARTES DE UN MURO DE CONTENCIÓN  

Puntera: Parte de la base del muro (cimiento) que queda debajo del intradós y no introducida bajo el terreno contenido.

 

Tacón: Parte del cimiento que se introduce en el suelo para ofrecer una mayor sujeción.

 

Talón: Parte del cimiento opuesta a la puntera, queda por debajo del trasdós y bajo el terreno contenido.

 

Alzado o cuerpo: Parte del muro que se levanta a partir de los cimientos de este, y que tiene una altura y un grosor determinados en función de la carga a soportar.

 

Intradós: Superficie externa del alzado.

 

Trasdós: Superficie interna del alzado, está en contacto con el terreno contenido.

LABORATORIO MECANICA DE SUELOS 2017-II 

 

12

 

 

1.5 TIPOS DE MUROS DE CONTENCIÓN  

MUROS DE GRAVEDAD

Son aquellos cuyo peso contrarresta el empuje del terreno. Dadas sus grandes dimensiones, prácticamente no sufre esfuerzos flectores, por lo que no suele armarse. Los muros de gravedad a su vez pueden clasificarse en:  

Muros de hormigón en masa: Cuando es necesario, se arma el pie (punta y/o talón).

 

Muros de mampostería seca: Se construyen mediante bloques de roca (tallados o no).

 

Muros de escollera: Se construyen mediante bloques de roca de mayor tamaño que los de mampostería.

 

Muros de gaviones: Son muros mucho más fiables y seguros que los de escollera ya que, con estos, se pueden realizar cálculos de estabilidad y, una vez montados, todo el muro funciona de forma monolítica.

LABORATORIO MECANICA DE SUELOS 2017-II 

 

13

 

   

Muros prefabricados o de elementos prefabricados: Se pueden realizar mediante bloques de hormigón previamente fabricados.

 

Muros aligerados: Aquellos en los que los bloques se aligeran (se hacen huecos) por diversos motivos (ahorro de material, reducción de peso...).

 

Muros jardinera: Si los bloques huecos de un muro aligerado se disponen escalonadamente, y en ellos se introduce tierra y se siembra, se produce el muro jardinera, que resulta mucho más estético, y de menor impacto, ver rocalla.

 

Muros secos. Constituidos por piedra de 8" a 10" que van sobrepuestos y amarrados entre sí; no llevan ningún tipo de mortero o concreto. Conforme se van construyendo se van rellenando con piedras de lugar o cascajo de 3/4" de diámetro en caso de que se utilice con drenar el agua.

 

MUROS EN VOLADIZO

Este tipo de muro resiste el empuje de tierra por medio de la acción en voladizo de una pantalla vertical empotrada en una losa horizontal (zapata), ambos adecuadamente reforzados para resistir los momentos y fuerzas cortantes a que están sujetos debido al empuje de la tierra. Estos muros por lo general son económicos para alturas menores de 10 metros, para alturas mayores los muros con contrafuertes suelen ser más económicos.

LABORATORIO MECANICA DE SUELOS 2017-II 

 

14

 

  El muro mostrado en la figura siguiente es el tipo clásico de muro en voladizo, ya que puede cambiar según restricciones en el terreno. Para pre dimensionar este tipo de muros podemos utilizar la siguiente Gráfica:

La pantalla de concreto en estos muros son por lo general relativamente delgadas, su espesor oscila alrededor de (1/10) de la altura del muro, y depende de las fuerzas cortante y momentos flectores originados por el empuje de tierra. El espesor de la corona debe ser lo suficientemente grande para permitir la colocación del concreto fresco, generalmente se emplean valores que oscilan entre 20 y 30 cm. El espesor de la base es función de las fuerzas cortantes y momentos flectores de las secciones situadas delante y detrás de la pantalla, por lo tanto, el espesor depende directamente de la posición de la pantalla en la base, si la dimensión de la punta es de aproximadamente 1/3 del ancho de la base, el espesor de la base generalmente queda dentro del intervalo de 1/8 a 1/12 de la altura del muro.  

MUROS CON CONTRAFUERTES

Los contrafuertes son uniones entre la pantalla vertical del muro y la base. La pantalla de estos muros resiste los empujes trabajando como losa continua apoyada en los Contrafuertes, es decir, el

LABORATORIO MECANICA DE SUELOS 2017-II 

 

15

 

  refuerzo principal en el muro se coloca horizontalmente, para muros de concreto armado son económicos para alturas mayores a 10 metros. m etros.

La fijación del espesor de la pantalla, así como la armadura, en el caso de que sean Armados, será de tal forma que pueda resistir los esfuerzos correspondientes al Considerarla como A) una viga horizontal que está apoyada en sus extremos, que son los contrafuertes, en el caso que el muro no contenga cimentación corrida. B) como un sistema de losa, en el caso que si la contenga, siendo los apoyos los Contrafuertes y la cimentación.

1.6 USO E IMPORTANCIA Los muros de contención se utilizan para detener masas de tierra u otros materiales sueltos cuando las condiciones no permiten que estas masas asuman sus pendientes naturales. Estas condiciones se presentan cuando el ancho de una excavación, corte o terraplén está restringido por condiciones de propiedad, utilización de la estructura o economía. Por ejemplo, en la construcción de vías férreas o de carreteras, el ancho de servidumbre de la vía es fijo y el corte o terraplén debe estar contenido dentro de este ancho. De m manera anera similar, los muros

LABORATORIO MECANICA DE SUELOS 2017-II 

 

16

 

  de los sótanos de edificios deben ubicarse dentro de los límites de la propiedad y contener el suelo alrededor del sótano.

CAPÍTULO II: MUROS DE CONTENCIÓN CON CON CONTRAFUERTE 2.1 DEFINICIÓN Los muros de contrafuertes son uniones entre la pantalla vertical del muro y la base. La pantalla de estos muros resiste los empujes trabajando como losa continua apoyada en los contrafuertes, es decir, el refuerzo principal en el muro se coloca horizontalmente, son muros de concreto armado, económicos.

LABORATORIO MECANICA DE SUELOS 2017-II 

 

17

 

  Son los que están constituidos por placas verticales que se apoyan sobre grandes voladizos espaciados regularmente que se denominan contrafuertes, se utilizan para desniveles mayores que 6m.

En la figura, se muestra una vista parcial de un muro con contrafuertes, tanto la pantalla como los contrafuertes están conectados a la losa de fundación. Los contrafuertes se pueden colocar en la cara interior de la pantalla en contacto con la tierra o en la cara exterior donde estéticamente no es muy conveniente. Los muros con contrafuertes representan una evolución de los muros en voladizo, ya que al aumentar la altura del muro aumenta el espesor de la pantalla, este aumento de espesor es sustituido por los contrafuertes; la solución conlleva un armado, encofrado y vaciado más complejo.

LABORATORIO MECANICA DE SUELOS 2017-II 

 

18

 

 

2.2 CARACTERÍSTICAS  

El contrafuerte es un elemento de unión entre la pared vertical y la zapata, que evita el giro y colapso que puede tener la pantalla debido al empuje de las tierras. Estos contrafuertes están sujetos a tensiones y por lo tanto requerirán acero a lo largo de AB. Así mismo debe anclarse tanto en la pantalla como en la zapata de cimentación.

 

La separación económica entre contrafuertes puede obtenerse por la ecuación empírica propuesta por algunos autores, ligeras modificaciones.

Siendo:  =  =

A la separación entre ejes, en metros y. La altura del contrafuerte en metros.

Otros autores aconsejan emplear una separación máxima de 3 .  

La estabilidad exterior y el deslizamiento se investiga para una unidad de contrafuerte de longitud correspondiente a la misma que existe entre contrafuerte. 4. La longitud de la zapata puede quedar, aproximadamente siendo igual a la mitad del muro y con un 30% de dicha longitud formando el pie de la zapata y el resto para latón.

LABORATORIO MECANICA DE SUELOS 2017-II 

 

19

 

 

2.3 DIMENSIONAMIENTO 2.3.1. ESTABILIDAD. Tanto el peso, como las dimensiones de un muro hacen que este sea una solución eficiente como sistema de contención de tierras. La construcción de un muro de contención, puede tener una finalidad estructural, pero también de decoración y mejora estética del espacio y de las áreas de su alrededor. 2.3.2. ESTABILIDAD INTERNA. Realizamos este análisis, basado en las teorías clásicas de impulsos de tierras de Coulomb y Rankine, determinando a través de ellas los esfuerzos verticales y horizontales en ciertos niveles o alturas del suelo.  

Hipótesis de Coulomb.

Estableció un estudio coherente de equilibrio en el momento de la rotura de un suelo situado tras un muro de contención para simplificar el análisis matemático. Esto en base a que observó que los derrumbes de los muros de contención daban lugar al deslizamiento de una cuña de tierra de forma muy parecida a un área triangular. Así entonces, supone que el material de relleno es un material indeformable pero vulnerable al rompimiento y sustentó su teoría en la hipótesis de que el empuje activo resultaba del equilibrio del peso de esa cuña, con la reacción actuando a lo largo del plano, donde antes del deslizamiento se alcanzaba la resistencia al corte del suelo. Podemos resumir para un mejor entendimiento que, Coulomb supuso que el empuje activo de un suelo contenido por un muro, dependía del peso en equilibrio de esa masa de suelo y que la forma más cercana a esta masa de suelo era una sección triangular. Como complemento a su análisis inicial, Coulomb incluyo la hipótesis que determinaba que el punto de aplicación del empuje lateral del suelo estaba situado a un tercio de la altura del muro.  

Hipótesis de Rankine.

Como resultado de un estudio analítico de las tensiones, Rankine formo la hipótesis en la que consideraba que la masa de suelo en estudio está compuesta de un material homogéneo y que no

LABORATORIO MECANICA DE SUELOS 2017-II 

 

20

 

  presenta cohesión, por lo cual el peso específico y el ángulo de fricción interna, serian constantes en cualquier punto del terreno y que todos los puntos de la superficie plana, paralela a la superficie libre, se encuentran en el mismo estado de tensión. Establece también que la masa de tierra se encuentra en estado de equilibrio elástico o equilibrio límite estable cuando se produce el empuje activo. Esto cuando se permite la expansión lateral de la masa de suelo.  

Teoría de Mononobe-Okabe.

Para determinar el empuje activo dinámico de un suelo es necesario un análisis complejo de la interacción suelo-estructura, es por esto que quienes han investigado sobre este tema han adoptado hipótesis simplificadas, para lo cual se ha considerado que el relleno es de un material granular no saturado, evitando así el cálculo de empujes adicionales producto de humedades excesivas y además que la cimentación es indeformable. Mononobe y Okabe también basaron su análisis en estas hipótesis, incluyendo la consideración de que una cuña de suelo de forma muy próxima a triangular y rígida, producto de un efecto sísmico, se desliza sobre un plano de falla (su base), colisionando con la pantalla del muro que la soporta hasta ser contenida y provocando un empuje activo dinámico (Ead) superior al estimado (empuje activo horizontal (Eah) en el diseño inicial del muro.

Luego de realizar un estudio de la influencia de los parámetros que intervienen en la teoría de Mononobe-Okabe; Terzariol en 1987 pudo concluir que el ángulo de fricción entre el muro y el suelo

LABORATORIO MECANICA DE SUELOS 2017-II 

 

21

 

  de relleno ( ) no tiene una influencia significativa, siendo el ángulo de fricción del suelo (Ø) la variable más trascendente, y que la pendiente del talud de relleno (i) estará restringida a un valor máximo debiendo cumplir (Ø-θ-i ≥ 0). Terzariol demostró también que no habrá variaciones significativas en el valor del empuje activo dinámico si en lugar de considerar dos empujes (Ead y ΔEad), se considera que el empuje total actúa

a 0.5 H.

El coeficiente sísmico horizontal (kh) se toma de la siguiente gráfica (Código Ecuatoriano de la Construcción 2002) y según la zona sísmica en la que se ubicará el muro; el coeficiente sísmico vertical (kv) se considera igual a cero, puesto que un efecto sísmico vertical no afectará de manera relevante la estabilidad del muro ni las fuerzas horizontales que sobre este actúan. 2.3.3. ESTABILIDAD EXTERNA. Para analizar este parámetro se aplicaran los métodos ya conocidos de cálculo y determinación de estabilidad para muros de contención. Para el estudio y determinación de la estabilidad externa de una obra de contención es necesario analizar todos los aspectos relativos a esta condición, tales como asentamiento, seguridad al vuelco y desplazamiento del muro.

 

Asentamientos.

LABORATORIO MECANICA DE SUELOS 2017-II 

 

22

 

  Para el diseño y construcción de toda estructura se deben considerar los asentamientos de esta, ya que estamos aumentando la carga que soporta el suelo, transmitida a través de la cimentación de la estructura. Esta carga será la resultante del peso propio del elemento, la carga muerta y la carga viva relativas al conjunto estructural. Los asentamientos en las obras de contención están necesariamente contemplados, ya que estas están apoyadas en suelos cuyas características de estabilidad y capacidad de soporte de carga, no son obviamente, de seguridad ni tampoco las mejores. Se ha podido establecer diferencias y reconocer los asentamientos del elemento estructural, y los asentamientos del suelo que lo soporta. Estas variaciones en la estructura de un suelo pueden presentarse en tres etapas; inicialmente, es decir durante la construcción del elemento que soportara; inmediatamente después de concluida su construcción y en un corto plazo; y a largo plazo, es decir durante la vida útil del elemento cargado. Los valores admisibles o permitidos de asentamientos para obras de contención, dependen del servicio final la misma, siendo restringidos si sobre el muro o el suelo que soporta, se planifica una obra adicional o continua. Este parámetro pierde importancia si el propósito final del muro, es la simple contención de una masa de suelo.

 

Seguridad al vuelco.

LABORATORIO MECANICA DE SUELOS 2017-II 

 

23

 

  El empuje del suelo de relleno en la parte posterior de la pantalla del muro de contención (trasdós) provoca un momento cuyo valor es proporcional a la altura del muro, m uro, e inverso al ángulo de fricción del suelo. Para este efecto de momento, se supone que el punto de giro está ubicado en la esquina inferior izquierda de la base del muro, y el cálculo estructural y la excentricidad del muro se debe realizar comprobando que la estabilidad del muro, aplicado el empuje del suelo, cumple con los factores de seguridad al volcamiento del muro. Para este parámetro de diseño se debe analizar también, la capacidad admisible de carga del suelo en el cual estará cimentado o apoyado el elemento de contención. El peso total del conjunto muro-suelo, debe ser menor a la capacidad de carga del suelo que soporta al conjunto.  

Desplazamiento.

La falla de un conjunto, muro –suelo en contención, puede producirse por el desplazamiento de este conjunto, consecuencia consecuencia de un empuje cuyo valor es superior a la fuerza de fricción que el suelo y la base del muro aportan al conjunto. El valor de la fuerza de fricción es muy importante en el diseño del muro ya que esta fuerza junto con el empuje pasivo, determinan el valor del factor de seguridad al deslizamiento. A pesar de la gran flexibilidad estructural que presentan los muros de tierra armada, lo cual es favorable para repartir más uniformemente el peso propio sobre su base, en estos, al igual que en los muros de contención con contrafuertes, se pueden producir todo este tipo de fallas, cuando las condiciones y características de diseño no son las apropiadas. Ejemplificamos Ejemplificamos las más comunes.

LABORATORIO MECANICA DE SUELOS 2017-II 

 

24

 

   

Deslizamiento.

 

Volteo o Vuelco.

 

Falla por capacidad de soporte.

 

Falla rotacional profunda.

Los grandes daños en los muros de contención luego de un sismo, hacen imperativo un diseño en el cual se tome en cuenta las fuerzas y los posibles desplazamientos que se puedan producir durante estos sucesos, y la aplicación de procedimientos y criterios que permitan establecer un adecuado nivel de seguridad. Varios análisis permiten determinar un estimado del desplazamiento de un muro de contención, mismo que puede producirse durante un sismo; estos análisis dan como resultado un coeficiente sísmico Kh (coeficiente sísmico horizontal) que como ya se demostró, se aplica en el diseño estructural de Mononobe-Okabe, este coeficiente da lugar al diseño de un muro de contención que sufriría un desplazamiento mínimo, pero sin que sea afectada su estabilidad total. 2.3.4. EFECTOS SÍSMICOS. Las estructuras de contención, bajo condiciones estáticas, están sometidas a fuerzas relacionadas con la masa del muro, el empuje del suelo contenido, y a fuerzas externas como tirantes o rellenos de nivel en el frente del muro. El diseño de una estructura de contención debe establecer el equilibrio entre estas fuerzas, logrando que los esfuerzos resultantes de todo el conjunto no se aproximen demasiado a los valores de resistencia al corte del suelo que soporta el elemento, es decir, exista un rango de seguridad en la proximidad entre estos vvalores. alores. Para el diseño se debe prever que en un sismo, las fuerzas inerciales y los cambios en la resistencia de los suelos pueden afectar el equilibrio del muro y producir deformaciones excesivas y permanentes en el cuerpo y en la cimentación del muro, dando lugar a las fallas por asentamiento, deslizamiento o vuelco. El comportamiento de un muro de contención o estabilización durante un evento sísmico, dependerá de la presión lateral total que el suelo le proporciona al muro durante el movimiento o vibración provocados por el sismo. Esta presión incluye tanto la presión gravitacional estática que existe antes de que el sismo ocurra, o curra, como la presión dinámica inducida por el sismo.

LABORATORIO MECANICA DE SUELOS 2017-II 

 

25

 

  Tal como se redactó anteriormente, Mononobe y Okabe (M-O) desarrollaron las bases de un análisis pseudo-estático con el fin de estimar las presiones que ejercen los suelos sobre los muros de contención durante un movimiento sísmico, dando así origen al método de Mononobe-Okabe. Este método incluye en el cálculo la valoración de aceleraciones pseudo-estáticas horizontales y verticales, actuantes sobre la cuña activa de Coulomb. El empuje dinámico (sísmico) del suelo, se obtiene entonces a partir del equilibrio de la cuña luego de chocar esta, con la pantalla del muro. 2.3.5. DRENAJE. Los elementos de retención o contención de suelos, deben sus fallas muchas de las veces al aumento de presión en el trasdós, esto como resultado de la acumulación o concentración de agua, o aumento de humedad en el material de relleno. Esto a más de llevar al límite la capacidad de soportar cargas verticales por contención, pone en riesgo la capacidad portante del suelo sobre el que esta cimentada la estructura, ya que la humedad excesiva altera las características estructurales del suelo. Es por esto que en la construcción de obras de contención es necesario considerar y elaborar conductos de drenaje que permitan la circulación y evacuación de estos excedentes de humedad. Como se indica en la siguiente figura, para drenar las aguas tras el muro, se coloca tramos de tubería de desagüe (mechinales) transversales a la pantalla del muro cuyo diámetro se escogerá en función de la granulometría del suelo de relleno y la cantidad de agua que se estime drenará por ella, aunque en la práctica se asume un diámetro promedio como estándar.

LABORATORIO MECANICA DE SUELOS 2017-II 

 

26

 

  La utilización de los mechinales como medio de drenaje está quedando de lado, ya que con el tiempo a más de colmatarse, dirigen el agua hacia la base del muro aumentando la humedad de la cimentación y disminuyendo la capacidad de carga del suelo, lo cual es e s claramente perjudicial. Para conseguir una mejor evacuación, se aconseja conformar una capa de grava o material granular en la parte posterior del muro, o colocar cubiertas para drenaje como por ejemplo una película de pintura asfáltica, provocando así, el paso del fluido a la parte inferior del relleno en donde se concentrará y será luego dirigida fuera del conjunto de contención, evitando el escurrimiento y saturación del suelo de cimentación.

Es también una buena práctica, útil para evitar el incremento de humedad del relleno, complementar el conjunto con la construcción de un canal o cuneta de recogida, y una impermeabilización impermeabilizaci ón o sellado del relleno con suelo arcilloso.

LABORATORIO MECANICA DE SUELOS 2017-II 

 

27

 

 

En casos especiales puede recurrirse a la solución de revestir el trasdós con placas de hormigón sin finos adosadas a la impermeabilización, tal como se puede apreciar en el corte A-A. El costo del drenaje es muy bajo en relación al costo total del muro; y su influencia sobre el valor del empuje y sobre la impermeabilización del muro, son en cambio muy importantes.

2.4 VENTAJAS Son varias las ventajas que brinda una superficie de suelo estable, entre las que podemos mencionar:  

La principal ventaja de estabilizar un suelo, con cualquier tipo de técnica o muro, es la seguridad de la estructura, lo que deriva en seguridad para las personas que habitan en ella o cerca de ella, disminuyendo así el riesgo para la vida humana que se presenta cuando una obra civil no brinda las garantías requeridas por las normas de construcción.

 

Así mismo debemos siempre tomar en cuenta la posibilidad real de sismos y dar al suelo que soporta una estructura, la estabilidad suficiente para mantener su equilibrio durante y después de este fenómeno.

 

La posibilidad del aprovechamiento del espacio o superficie que se forma con la construcción de un muro, ya que al conformar el relleno tras el muro, sobre él se puede planificar la continuidad de una estructura o la construcción de obras complementarias.

LABORATORIO MECANICA DE SUELOS 2017-II 

 

28

 

   

La protección de una obra adyacente o cercana al suelo que se va estabilizar, minimizando o anulando el riesgo de deslaves que pueden caer sobre la estructura o desestabilizarla.

 

La protección de la cimentación de estructuras como puentes, puertos, obras de captación, canales, etc., de agentes que puedan afectar su seguridad como por ejemplo la socavación por el paso de aguas lluvias o quebradas.

 

En muros de tierra armada se cuenta con la ventaja de la flexibilidad de todo el conjunto, asumida por la flexibilidad de sus elementos lo que significa una fácil y más completa adaptación de toda la estructura al suelo que la soporta y sus posibles asentamientos y deformaciones controladas.

 

La plasticidad de un muro de tierra armada minimiza m inimiza los riesgos de daños causados por sismos y vibraciones, por lo que después de estos, se puede considerar constantes sus características de estabilidad.

 

Se adapta (tierra armada) fácilmente a cualquier tipo de cimentación y no requiere de andamios o similares para su construcción ya que se trabaja sobre la última capa conformada.  Estética agradable y de posible mejoría ya que las escamas permiten efectos arquitectónicos con diferentes esculpidos.

 

Además de resultar mucho más económico un muro de tierra armada que uno de diseño clásico, el tiempo de ejecución es también menor dada la facilidad de montaje de los elementos del conjunto.

LABORATORIO MECANICA DE SUELOS 2017-II 

 

29

 

 

CAPÍTULO III: DISEÑOS DE MURO CON CONTRAFUERTES  CONTRAFUERTES  3.1 SOLUCIÓN DE EJERCICIOS

LABORATORIO MECANICA DE SUELOS 2017-II 

 

30

 

 

CONCLUSIONES 

1). Un muro de contención con contrafuerte deberá ser proyectado, diseñado y construido para ser capaz de soportar las condiciones a las que su entorno lo exponga durante su ejecución y vida útil requerida además de necesitar costos bajos o razonables para su conservación 2). La vida útil de una estructura o elemento puede definirse como el periodo de tiempo, desde que entra en servicio, durante el cual cumplirá su función y mantendrá las características de su prestación y sus componentes, tomando en cuenta las operaciones de mantenimiento sin que sean necesarios trabajos de rehabilitación. 3). 4).

LABORATORIO MECANICA DE SUELOS 2017-II 

 

31

 

 

RECOMENDACIONES

Al momento de construir un muro de contención con contrafuertes este no se puede establecer en terrenos de baja consistencia y cohesión (húmedo) debido a su peso

LABORATORIO MECANICA DE SUELOS 2017-II 

 

32

 

 

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

BARROS, I. Muros de contención. Barcelona: Ceac S.A, 2005. 206 P. ISBN: 843291875

CREIXELL, J. Estabilidad de las construcciones. México: Reverté S.A, 1992. 382 p. ISBN: 98762561086

CRESPO, V. Mecánica de suelos y cimentaciones. 5ta ed. México: Limusa, 2004. 650 p. ISBN: 9681864891

REIMBERT, M. Muros de contención. 3ra ed. Barcelona: Editores técnicos asociados S.A, 1976. 312 p. ISBN: 8471461757

WINTER, G. Proyecto de estructuras. Bogotá: Reverté, 2002. 708 p. ISBN: 84291207669

LABORATORIO MECANICA DE SUELOS 2017-II 

 

33

 

 

ANEXOS

LABORATORIO MECANICA DE SUELOS 2017-II 

 

34

 

 

Imagen N° 1: Muro de contención en AA. HH El Progreso- Chimbote (colapso).

Imagen N° 2: Muro de contención en Carabayllo- Lima

LABORATORIO MECANICA DE SUELOS 2017-II 

 

35

 

 

Imagen N° 3: Muro de contención en P.J Esperanza baja- Chimbote.

Imagen N° 4: Muro de contención en Chosica- Lima

LABORATORIO MECANICA DE SUELOS 2017-II 

 

36