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Muros de Contención (Tipos de Muros, Fuerzas y Funciones)

ALUMNA: NATALIA SAN MARTÍN N. PROFESORA: Evelyn Leiva.

Calculo Estructural de Obras Civiles

Índice

INTRODUCCION. Los muros son elementos constructivos cuya principal misión es servir de contención, bien de un terreno natural, bien de un relleno artificial o de un elemento a almacenar. En los dos primeros casos el ejemplo típico es el de un muro de sostenimiento de tierras, mientras que un almacén granero es una muestra del tercero. En las situaciones anteriores el muro trabaja fundamentalmente a flexión, siendo la compresión vertical debida a su peso propio generalmente despreciable. En ocasiones los muros desempeñan la función de cimiento, al transmitir las presiones o cargas suministradas por los pilares o por los forjados que se apoyan en la coronación del muro. Esta situación es característica de los muros de sótano, muy desarrollada en la edificación actual.

OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL Fortalecer conocimientos en cada uno de los temas aquí contenidos.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

-Tipos de Muros de Contención -Fuerzas que actúan en los Muros de Contención -Funciones de los Muros de Contención

MARCO TEÓRICO El propósito fundamental de un muro es el de servir como elemento de contención para terrenos naturales o artificiales. Estas estructuras se utilizan para detener masas de suelo o materiales sueltos cuando las condiciones o características de estos, no permiten su estabilidad. Un muro puede también desempeñar una acción secundaria; transmitir cargas verticales al terreno, desempeñando la misma función que un cimiento. Estas cargas verticales pueden ser el resultado de cualquier tipo de estructura apoyada sobre el muro. Los muros de contención se pueden clasificar como muros que no soportan cargas, muros que soportan cargas y muros de cortante. Los muros de cortante pueden ser sin soporte de carga o con soporte de carga.

Desarrollo Las formas de funcionamiento del muro de contención y del muro de sótano son diferentes. Mientras que el muro de contención se comporta básicamente como un voladizo empotrado en el cimiento, el cuerpo de un muro de sótano se comporta como una losa de uno o varios vanos. En este caso, está apoyado o anclado en el forjado (o forjados), y el rozamiento entre cimiento y suelo hace innecesaria la disposición de ningún apoyo adicional en el nivel de la cimentación.

DESIGNACIONES. Tomando el caso más común de un muro de contención, emplearemos las designaciones que se indican en la figura

Un muro sin puntera es de uso poco frecuente en edificación. Un muro sin talón se usa cuando el terreno del trasdós es de propiedad ajena En este caso el muro, además de los inconvenientes técnicos que esta forma encierra, arrastra otros de tipo constructivo, ya que el terreno puede no estar drenado, la impermeabilización del trasdós no suele ser posible y, por tanto, la impermeabilidad del muro será difícil de garantizar y el empuje del terreno puede ser de difícil evaluación. En cuanto al tacón, se prescindirá de él cuando no exista problema de deslizamiento.

Tipos de Muros TIPOLOGIA DE MUROS DE CONTENCION. Los tipos de muros de contención de uso más frecuente son: Muros de gravedad. Son muros de hormigón en masa en los que la resistencia se consigue por su propio peso (figura a). Normalmente carecen de cimiento diferenciado, aunque pueden tenerlo (figura b). Su ventaja fundamental es que no van armados, con lo cual no aparece en la obra el tajo de ferralla. Pueden ser interesantes para alturas moderadas si su longitud no es muy grande, pues en caso contrario representan una solución antieconómica frente a los muros de hormigón armado.

Muros de Gravedad

Muros ménsula. Son los muros de contención de uso más frecuente, y aunque su campo de aplicación depende de los costes de excavación, hormigón, acero, encofrado y relleno, se puede pensar que constituyen la solución más económica para muros de hasta 10 ó 12 m de altura.

Muro Ménsula

Muros de contrafuertes. Representan una evolución del tipo anterior. Al crecer la altura, y por ende los espesores de hormigón, compensa aligerar las piezas con la solución de los contrafuertes, aunque conlleve un tajo de ferralla y encofrado más complicados y un hormigonado más difícil.

Muros de Contrafuertes Los contrafuertes pueden disponerse en el trasdós (figura 5 a) o en el intradós (figura 5 b), aunque la primera solución es técnica y económicamente mejor por colocarse el alzado en la zona comprimida de la sección en T que se forma. La segunda solución, además, presenta un claro inconveniente estético.

Muros de bandejas. En los muros de bandejas se pretende contrarrestar parte del momento flector que se ha de resistir mediante la colocación de bandejas a distinta altura en las que se producen unos momentos de sentido contrario, debidos a la carga del propio relleno sobre las bandejas (figura 6). Su inconveniente fundamental radica en la complejidad de su construcción. Puede representar una solución alternativa al muro de contrafuertes para grandes alturas, en los que para resistir el momento flector se aumenta el canto y se aligera la sección colocando los contrafuertes.

Muros de Bandejas

Fuerzas MUROS DE CONTENCIÓN Los muros de contención tienen como finalidad resistir las presiones laterales producidas por el material retenido. Para llevar a cabo el análisis es necesario determinar las magnitudes de las fuerzas que actúan por encima de la base de la cimentación, tales como empuje de tierra, sobrecargas, peso propio del muro y peso de la tierra, y luego se investigue su estabilidad con respecto a:

a) Volteo. b) Deslizamiento. c) Presión sobre el terreno. d) Resistencia como estructura.

TIPOS DE EMPUJE. La presión del terreno sobre un muro está fuertemente condicionada por la deformabilidad del muro, entendiendo por tal no sólo la deformación que el muro experimenta como pieza de hormigón, sino también la que produce en el muro la deformación del terreno de cimentación. En la interacción entre el muro y el terreno sobre el que cimenta puede ocurrir que las deformaciones sean prácticamente nulas, diciéndose que la masa de suelo se encuentra en estado de reposo y se está en el caso de empuje al reposo. Algunos muros de gravedad y de sótano pueden encontrarse en ese caso.

Empujes pasivos y Activos

Si el muro se desplaza, permitiendo la expansión lateral del suelo, se produce un fallo por corte del suelo, y la cuña de rotura avanza hacia el muro y desciende. El empuje se reduce desde el valor del empuje al reposo hasta el denominado valor de empuje activo, que es el mínimo valor posible del empuje (figura 10 a). Por el contrario, si se aplican fuerzas al muro de forma que éste empuje al relleno, el fallo se produce mediante una cuña mucho más amplia, que experimenta un ascenso. Este valor recibe el nombre de empuje pasivo y es el mayor valor que puede alcanzar el empuje. Por tanto, el empuje al reposo es de valor intermedio entre el empuje activo y el empuje pasivo

Funciones USO DE LOS MUROS DE CONTENCIÓN:

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

Frecuentemente en la construcción de edificios o puentes es necesario contener la tierra en una posición muy próxima a la vertical; siempre que se requieran rellenos y terraplenes hay necesidad de proyectar muros de contención y en los edificios con sótanos los muros de contención son indispensables. Si nosotros construimos una caja de vidrio de forma rectangular que tenga una pared o costado que pueda deslizarse y se llena con arena y después se deja libre súbitamente la pared, la arena deslizará a lo largo de un plano de fractura y formará un talud. El ángulo “∞” formado por la superficie libre de la arena y la horizontal se denomina ángulo de reposo o ángulo del talud natural del material. Los distintos materiales muestran amplia variación en los taludes de reposo. Además el contenido de humedad del material es un factor importante con respecto al talud de reposo. Los materiales granulares tales como arenas y gravas se comportan de manera diferente a los materiales cohesivos tales como la arcilla, cuando son retenidos de alguna manera. Los materiales en que se combinan los dos tipos de suelos actúan en forma similar al material predominante. Puesto que los porcentajes de materiales cohesivos y no cohesivos varían extensamente en la naturaleza, hay que recurrir al experimento para determinar las propiedades de los suelos en su estado natural. Si el muro es absolutamente rígido, se desarrolla el empuje de tierras en reposo. Si el muro se reflecta o se mueve en una pequeña magnitud, separándose de la tierra del relleno, se tendrá el empuje activo de las tierras, si

es el muro el que se mueve contra el relleno, se desarrollara el empuje pasivo de las tierras. La magnitud del empuje en reposo tiene cierta relación con los empujes activo y pasivo. Muros de contención con relleno de suelos granulares no cohesivos. No obstante que el diagrama de intensidad de la presión real de las tierras es muy complejo, es corriente adoptar una distribución lineal de dicha presión debida a los empujes activo y pasivo. Se supone que la intensidad aumenta con la altura en función del peso del material, de modo que a la presión horizontal de la tierra contra el muro suele llamársele frecuentemente presión de fluido equivalente. Para un material granular sin cohesión que está seco, la hipótesis de la variación de presión en línea recta es prácticamente correcta. Los suelos con cohesión no se comportan de esta manera y no es buena práctica hacer un relleno tras un muro con este tipo de material. Los materiales granulares deben usarse en los rellenos siempre que sea posible, a fin de asegurar una distribución lineal de la presión y para facilitar el drenaje indispensable para eliminar la presión hidrostática detrás del muro. Es muy significativo observar que la teoría de Coulomb tiene en cuenta la fricción entre el muro y el material de relleno, en tanto la teoría de Ranking desprecia tal fuerza. Como es bastante difícil determinar en forma exacta la fricción en la cara posterior del muro, la teor a de Coulomb ha tenido menos empleo en el cálculo de muros de contención. Un estudio más detallado de la teoría de Ranking indica que la fuerza depende no solo de la pendiente del terreno, sino también del ángulo entre la cara del muro y la superficie del relleno. En los casos de empuje activo se considera el ángulo entre la cara posterior del muro y la horizontal.