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MUROS CON CONTRAFUERTES CONTENIDO CONTENIDO ..................................................................................................................... 1 SISTEMA DE RETENCIÓN DE TIERRAS INTRODUCCIÓN
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............ ............. ............. ............. ............. ............. ............. .............. ............. ............. ..
Muros de contención y su funcionamiento MARCO TEORICO CLASIFICACION:
...............................................................................................................................
3
I
4
.............. ............. ............ .............. ............ .............. ............. ............. ............. ...........
O
CARACTERISTICAS CARACTERISTICAS GENERALES .............................................................................................4 I.-APLICACIONES 5
D
.............. ............. ............ .............. ............ .............. ............. ............. ............. ...........
A
DISEÑO DE MURO DE CONTENCIÓN CONTENCIÓN CON CONTRAFUERTE CONTRAFUERTE 1.- CRITERIOS DE DIMENSIONAMIENTO DIMENSIONAMIENTO 2.- DISEÑO DE LA PANTALLA P ANTALLA
M
6
R
............. ............. ............. ............. ............. ............. .......
A
6
............. ............. ............. ............. .............. ............. ............. .............
3.- DISEÑO DE LOS CONTRAFUERTES
O
7
............. ............. ............. ............. ............. ............. .........
T
3.1. POR FLEXIÓN 3.2. POR FUERZA CORTANTE (REFUERZO HOTRIZONTAL) 3.3. POR TRACCIÓN A LA PANTALLA AL CONTRAFUERTE (REFUERZO HORIZONTAL) 3.4. POR TRACCIÓN DE ZAPATAS AL CONTRAFUERTE (REFUERZO HORIZONTAL) 4. DISEÑO DE LAS ZAPATAS
E R C N O
8
............ ............. ............. ............. ............. .............. ............. ............. ..
C
4.1. ZAPATA ANTERIOR 4.2. ZAPATA POSTERIOR DISEÑO: IDENTIFICAR
8
............ ............. ............. ............. ............. ............. .............. ............ .............. ..
DISEÑO: DATOS MINIMOS A CONSIDERAR PARA EL DISEÑO SOLUCIÓN CON CONTRAFUERTE:
9
.............. ............. ............. ..
............. ............. ............. ............. .............. ............. ............
13
DISEÑO :PREDIMENSIONAMIENTO :PREDIMENSIONAMIENTO > 6-7 M ..................................................................................... 18 PROFUNDIDAD PROFUNDIDA D DE FUNDACCIÓN: Df ..................................................................................... ESTABIIDAD 19 ......................................................................................................................................
ANÁLISIS 4. FALLAS COMUNES EN MUROS DE CONTECIÓN CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. RECOMENDACIONES.
.............................................................................
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BIBLIOGRAFÍA ANEXOS.
22-24
............ ............. ............. ............. ............. .............. ............. ............. ............. ............. ....
SISTEMA DE RETENCIÓN DE TIERRAS ING. BEJARANO DOLORIER, JORGE
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CLASIFICACIÓN DE SISTEMA DE RETENCIÓN
SISTEMAS DE
SISTEMAS DE
ESTABILIZACIÓN EXTERNA
ESTABILIZACIÓN INTERNA
MUROS
MUROS DE
SUELOS
REFUREZO
“IN-SITU”
GRAVEDAD
REFORZADOS
“IN-SITU”
I O D
CONCRETO
GAVIONES
DE
A
MAMPOSTERÍA
M
CONTRAFUERTE
R A
INTRODUCCIÓN
O T
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
E R C N O
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.
C
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.
Muros de contención y su funcionamiento 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. El proyecto de los muros de contención consiste en:
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•
Selección del tipo de muro y dimensiones.
•
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 según las condiciones mínimas establecidas.
•
Diseño de los elementos o partes del muro.
MARCO TEORICO
I
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 refuerzo principal en el muro se coloca horizontalmente, son muros de concreto armado, económicos para alturas mayores a 10 metros.
O D A M R
En las figuras 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.
A O T E
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.
R C N O
Se puede decir que son variantes de los muros en L o en Mensula en los que el ancho del muro se refuerza a determinados intervalos similares a los muros en voladizo. Sin embargo, a intervalos regulares éstos tienen losas delgadas de concreto conocidas como contrafuertes que conectan entre sí el muro con la losa de la base. El propósito de los contrafuertes es reducir la fuerza cortante y los momentos flexionantes.
C
CLASIFICACION: ING. BEJARANO DOLORIER, JORGE
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1.1 MUROS CONTRAFUERTES EN EL INTRASLADOS: Consiste en aligerar un muro de gravedad, suprimiendo en las zonas que colaboran muy poco en el efecto estabilizador.
I O D A M R
1.2 MUROS CONTRAFUERTES EN EL TRASDOS: Su idea es igual a la del muro con contrafuerte en el intrasdos, pero en este caso los contrafuertes son interiores, es decirr, no se ven.
A O T E R C N O C
CARACTERISTICAS GENERALES 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 refuerzo principal en el muro se coloca horizontalmente, son muros de hormigón armado, económicos para alturas mayores a 10 metros. Los muros con contrafuertes representan una evolución de los muros en cantilíver, 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.
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I O
Los contrafuertes ubicados en la parte interior del muro, conectando la pantalla con el dedo soportan grandes tracciones, y los que se colocan en la parte exterior del muro, soportan una fuerte compresión.
D A M
I.-APLICACIONES
R A O T E R C N O C
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DISEÑO DE MURO DE CONTENCIÓN CON CONTRAFUERTE 1.- CRITERIOS DE DIMENSIONAMIENTO Recomendaciones: •
Contrafuerte: espaciamiento
: h/3 a 2h/3
Espesor ≥ 20 cm según yamashiro : L=2.5 m relleno de suelo
L=3 m silo de granos •
Pantalla: espesor ≥ 20 cm (código peruano)
I
≥ 30 cm (código japonés) •
O
Zapata: espesor ≥ 40 cm; la base de la zapata B 1 y B2, se dimensionan
D
en forma igual que el muro e voladizo.
A
2.- DISEÑO DE LA PANTALLA
M R
La pantalla es una losa apoyada en los contrafuertes y en la zapata; generalmente el borde superior no tiene apoyo. Sin embargo la pantalla puede ser diseñada como una losa continua apoyada en los contrafuertes sin considerar la influencia de la zapata como apoyo.
A O T E R
Es razonable considerar los siguientes valores aproximados de los momentos:
C +M = pL2/16
N
–M = pL2/12
O C
Dónde:
p = presión del relleno al nivel considerado. L = distancia entre ejes de los contrafuertes.
Como las presiones varían a lo alto de la pantalla, el diseño se realiza por franjas horizontales con el valor mayor de p en cada franja como carga uniformemente repartida. Para las franjas inferiores el apoyo proporcionado por la losa de la zapata contribuye a una disminución de los mementos actuantes, esto puede tomarse en cuenta considerando como presión máxima la que corresponde a un nivel situado a 3/8 de la distancia entre ejes de los contrafuertes contados a partir de a base de la pantalla.
Refuerzo vertical equivalente a tabla estocado •
Considerando la influencia de la zapata como apoyo.
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- M = 0.03Ƴs ka h2p L •
+M = (-) M /4
Debe verificarse el esfuerzo mínimo (ref. temperatura).
3.- DISEÑO DE LOS CONTRAFUERTES 3.1. POR FLEXIÓN Los contrafuertes son vigas en voladizo empotradas en la losa de la cimentación, sirven de apoyo a la pantalla, por consiguiente resisten toda la presión del relleno en un ancho igual a la distancia entre ejes de los contrafuertes.
= = ( − 2) = − 2 ∅ = 0.9 ñ ó = ∅ = ∅ − 2 I O D A M R A O T
3.2. POR FUERZA CORTANTE (REFUERZO HOTRIZONTAL)
E R
La fuerza cortante de diseño para la sección en estudio será:
C N
1 = − ó O
1=− − 2 C
=∅+∅ =+ = ∅ − = Dónde: ø=0.75
=0.53√ ′ 3.3. POR TRACCIÓN A LA PANTALLA AL CONTRAFUERTE (REFUERZO HORIZONTAL) ING. BEJARANO DOLORIER, JORGE
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= 1.6 ; ∅=0.9 = ∅ Como refuerzo horizontal se considera el mayor de (b) y (c)
3.4. POR TRACCIÓN DE ZAPATAS AL CONTRAFUERTE (REFUERZO HORIZONTAL)
= I
Dónde: Wu = carga último en la zapata posterior
O D
4. DISEÑO DE LAS ZAPATAS
A
4.1. ZAPATA ANTERIOR Igual que la correspondiente n un voladizo
M
4.2. ZAPATA POSTERIOR
A
R
Se analiza y diseña en forma similar a la pantalla, es una losa que se apoya e los contrafuertes.
O
Pueden usarse los mismos coeficientes indicados para a pantalla para la determinación de los momentos positivos y negativos.
R
S/c* 1.6
Ws * 1.2
Wpp * 1.2
q2 * 1.2
T E C N
qs * 1.2
O C
DISEÑO: IDENTIFICAR
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I O D A M R A O
DISEÑO: DATOS MINIMOS A CONSIDERAR PARA EL DISEÑO
T E
INPECCIONVISUAL DEL LUGAR TOPOGRAFIA DATOS EMS DRENAJE
R C N O C
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I O D A M R A O T E R C N O C
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I O D A M R A O T E
R
TOPOGRAFIA INPECCIONVISUAL DEL LUGAR DATOS EMS
C N O C
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I O D A M R A O T E R C N O C
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SOLUCIÓN CON CONTRAFUERTE: Es un sistema muy similar al anterior, sólo que se realiza mediante apeos puntuales en los puntos más deficitarios o periódicamente a lo largo de una zona afectada. Esta solución mediante un apeo de macizo es poco frecuente para apeos provisionales y es uno de los pocos ejemplos de este tipo de apeos que podemos encontrar para patologías en muros. DISEÑO :PREDIMENSIONAMIENTO > 6-7 M
I O D A M R A O T E R C N O C
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I O D A M R A O T E R C N O C
DISEÑO :
1. La Teoría de Placas 2. Métodos aproximados ING. BEJARANO DOLORIER, JORGE
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I O D A M R A O T E R C N O C
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I O D A M R A O T E R C N O C
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I O D A M R A O T E R C
TABLA 14.6 FACTORES DE SEGURIDAD MINIMOS EN LAS CARGAS PARA EL DISEÑO SUPONIENDO ESTADO LIMITE ÚLTIMO Carga
O C
recomendado ( Mayoración)
Carga muerta dbida al peso del muro
1.0
Carga muerta dbida a l peso del s uelo
1.0
sobrecarga
1.5
Carga sísmica
1.0
Carga de agua
1.0
Peso unitari o
1.0
Angulo de fricción en la base
1.2
Resistencia al cortante drenada c' - '
1.2
Resistencia al corte no drenada c' -
2.0
Permeabilidad del suelo
1.0 10.0
Permeabilidad del filtros y drenajes Resi stencia a l a compresi ón de la roca
2.0
Peso unitario del agua
1.0
Pesos uni tari os estructura(c oncreto, acero, etc.)
1.0
Resistencia de la estructura
N
Factor de seguridad mínimo
Los i ndicados en la normas de dis eño para cada tipo de estructura
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PROFUNDIDAD DE FUNDACCIÓN: Df AASTHO 96: Suelos Solidos, sanos y seguros Otros casos y suelos inclinados
Df ≥ 60 cm (2 pies) Df ≥ 120 cm (4 pies)
Fundar a mayores profundidades donde los estratos de suelo tengan capacidad de soporte adecuada, evitando arcillas expansivas y suelos licuables.
I O D A M R A O T E R C N O C
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I O D A M R A O T E R C N O C
ESTABILIDAD El análisis de la estructura contempla la determinación de las fuerzas que actúan por encima de la base de fundación, tales como empuje de tierra, peso propio, peso de la tierra de relleno, cargas y sobrecargas con la finalidad de estudiar la estabilidad al volcamiento y deslizamiento, así como el valor de las presiones de contacto. Para garantizar la estabilidad se debe verificar:
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Seguridad al volcamiento Seguridad al deslizamiento Presiones de contacto Seguridad adecuada de los elementos que conforman el muro (muro y momento) Estabilidad global
Si no se cumple con la estabilidad al deslizamiento, debe modificarse el proyecto del muro, para ello hay varias alternativas: 1. Colocar dentellón o diente que se incruste en el suelo, de tal manera que la fricción suelo –muro cambie en parte por fricción suelo-suelo, generando empuje pasivo frente al dentellón. 2. Aumentar el tamaño de la base, para de esta manera incrementar el peso del muro y la fricción suelo de fundación –muro.
I O D A
ANÁLISIS
M
Casos de Carga 1.1. Empuje de Tierra + Sobrecarga 2.2. Empuje de Tierra + Sismo -
R A O
Verificar Estabilidad Diseñar
T E R
4. FALLAS COMUNES EN MUROS DE CONTECIÓN Las fallas comunes que pueden presentarse en los muros de retención se ilustran en las siguientes esquemas:
C N O C
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CONCLUSIONES
Los muros con contrafuertes representan una evolución de los muros en voladizo.
la solución conlleva un armado, encofrado y vaciado más complejo.
El redimensionamiento de los muros se hace en función de una altura H ,podemos proponer dimensiones razonables según la experiencia, para luego veriicar
I
RECOMENDACIONES
O
En caso de no cumplir con la estabilidad al volcamiento y/o con las presiones de contacto, se debe redimensionar el muro, aumentando el tamaño de la base.
D A M
Para la evaluación del empuje de tierras deben tomarse en cuenta diferentes factores como: o o o o o
R A
La configuración y las características de deformabilidad del muro Las propiedades del relleno Las condiciones de fricción suelo-muro De la compactación del relleno, Del drenaje así como la posición del nivel freático.
O T E R C
BIBLIOGRAFÍA
N O
FACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL (MATERIA: CÁLCULO
C
ESTRUCTURAL)…..pdf
INSTITUTO DE LA CONSTRUCCION Y GERENCIA (ICG) CONCRETO ARMADO - ROBERTO MORALES MORLES.
CRESPO V., CARLOS; MECÁNICA DE SUELOS Y CIMENTACIONES, 4 EDICIÓN, EDITORIAL LIMUSA, S.A., MÉXICO, D.F., 1990.
FRATELLI, MARIA G.; SUELOS, FUNDACIONES Y MUROS, CARACAS, VENEZUELA.
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ANEXO
I O D A M R A O T E R C N O C
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