CONCRETO REFORZADO II APUNTES DE MUROS DE CONTENCIÓN

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL[pic 1][pic 2]

CONCRETO REFORZADO II

APUNTES DE MUROS DE CONTENCIÓN

AUTOR: M.C.I. LUIS MANUEL ARANDA MALTEZ

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MUROS DE CONTENCIÓN

Muros de contención son estructuras que se usan para proporcionar estabilidad al suelo donde se desea mantener un desnivel en la masa del mismo.

Los muros de contención se pueden clasificar en:

1. Muros de gravedad
2. Muros de cantiliver
3. Muros con contrafuerte
4. Otros (tierra armada, tipo jaula)

a) MUROS DE GRAVEDAD.- Proporcionan la estabilidad al suelo con su propio peso. Se usan para alturas pequeñas aproximadamente 3 ó 4 metros. Son construidos de mampostería.

b) MUROS DE CANTILIVER.- Proporcionan la estabilidad al suelo con su propio peso mas el peso del relleno de suelo que existe sobre el talón de la base del mismo, los elementos que forman el muro estructuralmente trabajan como cantiliver. Se usan en alturas medias tres a 5 o 6 metros. Son construidos de concreto reforzado.

c) MUROS CON CONTRAFUERTE.-Proporcionan la estabilidad al suelo de una manera semejante al tipo cantiliver, el comportamiento estructural de los elementos que conforman el muro es diferente al tipo cantiliver por la presencia de los contrafuertes que unen la pantalla del muro a la base del mismo. Se usan en alturas mayores de 6 u 8 metros. Son construidos de concreto reforzado.

d) Son estructuras especiales usadas en grandes altura.

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Muro de contención  tipo cantiliver

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Muro de contención con contrafuertes [pic 8]

ACCIONES SOBRE MURO DE CONTENCIÓN

S e considera que el suelo empuja al muro con una distribución lineal de presión conocido como empuje activo (Ea). Cuando el muro tiende a moverse en contra del suelo genera empuje pasivo (Ep).[pic 9]

Los empujes Ea y Ep pueden calcularse usando la Teoría de Rankine desarrollada para suelos friccionantes, sin embargo es ampliamente usada para suelos cohesivos tomando un valor de ángulo de fricción interna adecuado.

Para el caso de suelo horizontal [pic 10]

Donde: Pa= Ka*γ*Ha,    Pb= Kp*γ*Hp

Ka= Coeficiente de empuje activo =[pic 11]

Kp= Coeficiente de empuje pasivo=  [pic 12]

Angulo de fricción interna del suelo.[pic 13]

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Wang y Salmon en Reinforced Concrete Design recomiendan los siguientes valores.

[pic 16]Para el caso de suelos con pendiente el coeficiente de empuje activo se puede calcular como:

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 Angulo del suelo.[pic 19]

En algunas ocasiones se pueden presentar sobrecargas en el suelo que provocan empujes adicionales sobre el muro de contención. Estas sobrecargas pueden consistir en cargas uniformes sobre toda el área del suelo, cargas uniformes sobre una parte de la superficie, o dentro de la masa del suelo como las producidas por la cimentación de una estructura, cargas concentradas sobre la superficie del suelo como las producidas por vehículos o trenes.

[pic 20]Enseguida se muestran algunos casos de sobrecargas y como evaluar los empujes que estas producen los cuales deberán tomarse en cuenta al revisar la Estabilidad del muro y el diseño del mismo.

El diseño de un muro de contención involucra las siguientes etapas.

1. Revisión de la estabilidad
2. Diseño estructural

Revisión de la estabilidad.

En esta etapa se proponen las dimensiones del muro que le proporcionen a este una estabilidad adecuada bajo los empuje del suelo.

La revisión de la estabilidad incluye.

1. Volteo.
2. Deslizamiento.
3. Esfuerzos en el suelo.

Volteo:

El empuje del suelo trata de voltear el muro alrededor de punto “O” mediante un momento de volteo .[pic 22][pic 23][pic 24][pic 25][pic 21]

Las fuerzas Ep y ΣW con sus respectivos brazos de palanca proporcionan momentos resistentes con respecto al mismo punto “O”.[pic 26][pic 27][pic 28][pic 29]

Se deberá cumplir que el Factor de seguridad contra volteo dado por:[pic 30]

F.S.= [pic 32][pic 33][pic 31]

Sea mayor o igual a 2.

Es decir:

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Donde ΣW representa la suma de los procesos del muro, mas suelo, mas sobrecargas cuando esta existe.

Deslizamiento:

El empuje del suelo trata de deslizar el muro. Las fuerzas que se oponen al deslizamiento son: el empuje pasivo en el suelo Ep, la fricción que se desarrolla en la superficie de contacto de la base del muro y el suelo dada por ΣW*, siendo coeficiente de fricción.[pic 35][pic 36]

Se deberá cumplir que el factor de seguridad al deslizamiento dado por.

F.S.= ; Sea mayor o igual a 1.5[pic 37]

Es decir: F.S. deslizamiento = [pic 38]

Se pueden usar los siguientes coeficientes de fricción µ entre el concreto y el suelo.

Para satisfacer el factor de seguridad al deslizamiento en ocasiones de manera complementaria se construye un dentellón debajo de la base del muro que funciona como un tope que ayuda a que el muro no se deslice.

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Ante la eventualidad de que la superficie del suelo cercano a la punta de la base sea alterada, frecuentemente se toma la parte de los empujes pasivos que corresponden a la altura del dentellón.

Con la presencia del dentellón se mueve el plano de fricción concreto-suelo de a-b hacia c-d utilizando en este caso el ángulo de fricción interna del suelo  en lugar del coeficiente de fricción para obtener la fuerza F1. La fuerza de fricción concreto- suelo es: F2, de tal manera que en este caso la fuerza resistente al deslizamiento es ahora la suma de Ep+F1+F2.

Donde:   F1= R1*tg                              F2= R2*    [pic 64][pic 65]

,Esfuerzos en el suelo:

Se deberá cumplir que los esfuerzos en el suelo debajo de la base no excedan el valor admisible del suelo. Para el cálculo de los esfuerzos en el suelo se deberá determinar la posición de la resultante con respecto al núcleo central (o tercio medio).

• Cuando la carga (SW) cae en la posición 1 la carga es axial y los esfuerzos en el suelo son uniformes e igual a:[pic 66][pic 67][pic 68]

               Donde A= L x 1[pic 69]

Se considera un ancho de base de 1 m. perpendicular a L.

• Cuando la carga cae en 2 dentro del tercio medio los esfuerzos son trapezoidales y se pueden calcular como:        

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Donde e es la excentricidad medida con respecto al Eje central de la base o zapata.[pic 71][pic 72]

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