Universidad Técnica de Ambato.
Grupo 2 – Muros Muros De Contención.
MUROS DE CONTENCIÓN Guerrero. Guerrero. H.; Montalvo. G.; Moreira. J.; Tirado. C. Universidad Técnica de Ambato Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica Ambato, Ecuador
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Resumen: El muro de contención es una estructura sólida hecha a base de mampostería y cemento armado que está sujeta a soportar empujes horizontales de diversos materiales: sólidos, granulados y líquidos. Su objetivo es detener o reducir el empuje horizontal debido a: tierra, agua y vientos en las vías de comunicación terrestre, fluvial, oleaje, aludes y erosión en las riberas. Son más económicas que otras estructuras (de tabique u otros materiales ligeros), su cálculo y construcción son fáciles; no requieren de mantenimiento sofisticado, es fácil conseguir los materiales con que se construyen, tienen mayor durabilidad y resistencia al deterioro ambiental. Controlan el deterioro de las márgenes de los ríos, son de utilidad en el mantenimiento de las áreas útiles de cultivo y también sirven para la delimitación de predios. Condiciones donde se establece. Se requiere de terrenos con alta consistencia y resistencia, además de ubicación precisa para aprovechar al máximo su funcionamiento.
Palabras clave: Muro, contención, esfuerzos esfuerzos horizontales, talud, hormigón hormigón armado.
ABSTRACT: The retaining wall is a solid structure made of masonry and reinforced concrete that is subject to support horizontal thrust of various materials: solids, granules and liquids. Its objective is to stop or reduce the horizontal thrust due to: earth, water and winds in the terrestrial, fluvial, wave, avalanches and erosion roads. They are cheaper than other structures (of partition or other light materials), their calculation and construction are easy; Do not require sophisticated maintenance, it is easy to get the materials with which they are built, have greater durability and resistance to environmental deterioration. They control the deterioration of the river banks, they are useful in the maintenance of the useful areas of cultivation and, they serve for the delimitation of farms. Conditions where it is established. It requires terrains with high consistency and strength, in addition to precise location to maximize its operation.
Keywords: Wall, containment, horizontal stresses, stresses, slope, reinforced concrete. 1
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Grupo 2 – Muros De Contención.
1. INTRODUCCIÓN
•
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, por ello los mayores esfuerzos son horizontales.
•
•
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.
Para lograr la estabilidad de un muro de contención, deben oponerse un conjunto de fuerzas que contrarresten los empujes horizontales y también los esfuerzos verticales transmitidos por pilares o paredes de carga, incluso las cargas de los forjados que apoyan sobre éstos.
•
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. Para ello se efectúa un vibrado con un control adecuado, para evitar huecos y juntas.
De acuerdo con su Forma de Trabajo •
•
CLASIFICACIÓN CONTENCIÓN.
DE
De acuerdo con su Diseño
LOS
MUROS
DE
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.
Ilustración 1.- Muro de contención.
Fuente: http://www.construmatica.com/construpedia/Construcci%C 3%B3n_de_un_Muro_de_Contenci%C3%B3n
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: Necesitan sobrepasar la línea 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.
De acuerdo con su Función
2. MUROS DE CONTENCIÓN. Los esfuerzos horizontales tienden a deslizar y volcar; la presión de las tierras está en función de las dimensiones y el peso de la masa de tierra; por otro lado, dichas dimensiones y peso dependen de la naturaleza del terreno y contenido de agua.
Muros con Talón y Puntera: Para construir
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 con 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 2
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existen formas particulares para disponer las armaduras en estos muros.
Ilustración 2.- Vista en corte de muros de contención.
Fuente: http://www.construmatica.com/construpedia/Muros_de_Co ntenci%C3%B3n_(estructura).
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9) Puesta en Obra y Vibrado del hormigón. 10) Desencofrado. Es importante tener en cuenta la disposición correcta de las armaduras, de acuerdo con el diseño de la zapata en relación con el empuje de las tierras. Para mejorar la estabilidad, en lugar de construir un muro macizo y grueso, de sección uniforme, se ejecuta el muro con una sección trapezoidal. Cuando las condiciones de edificación lo permiten, conviene que la parte exterior del muro forme un plano inclinado (escarpa), de esta manera se aumenta el ancho de la base asegurando la estabilidad del conjunto y se baja el centro de gravedad. Ilustración 3.- Estructura de un muro de contención.
FUNCIONAMIENTO. Deberá evitarse: 1.- La caída del muro por efecto de su giro sobre una arista. 2.- El deslizamiento paralelo a su asiento sobre el suelo.
El muro contrarresta el empuje del terreno con: 1.- Su peso propio. 2.- El peso de la tierra sobre un elemento del muro (talón o puntera).
CONSIDERACIONES PREVIAS Los muros de contención pueden ser construidos con hormigón, mampostería común, en masa o armado, previa ejecución del encofrado correspondiente. Aunque, casi todos se construyen actualmente en hormigón armado.
FASES DE CONSTRUCCIÓN DE MURO DE CONTENCIÓN DE HORMIGÓN ARMADO 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8)
Replanteo Excavación y Movimiento de Tierras Ejecución del Hormigón de Limpieza Colocación de la Armadura de la zapata, dejando esperas. Hormigonado de la zapata. Ejecutar el encofrado de la cara interior del muro (intradós). Colocación de la armadura del muro de contención. Encofrado de la cara exterior (extradós)
Fuente: http://www.construmatica.com/construpedia/Archivo:Drena je_de_un_muro_de_contenci%C3%B3n.jpg
SISTEMA DE DRENAJE Un punto importante por considerar es el tenor de agua del terreno, ya que el ángulo de rozamiento interno de las tierras disminuye con el contenido de agua y aumenta el empuje. La existencia de agua en el terreno puede producir reblandecimiento de la masa de tierra, modificando la estructura e incrementando el empuje. Para controlar y eliminar los riesgos posibles por acumulación de agua en la parte posterior del muro, se instala un sistema de drenaje.
Mechinales 3
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Este sistema de drenaje puede consistir en agujeros llamados mechinales dejados en el muro cuya función consiste en desaguar. Estos agujeros también son conocidos bajo los nombres de barbacanas o troneras.
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mejorando de esta forma la seguridad del muro al deslizamiento.
Ilustración 6.- Muro de contención de Hormigón Armado.
Ilustración 4.- Detalle del sistema de drenaje.
Fuente: http://www.construmatica.com/construpedia/Archivo:Muro _de_Contenci%C3%B3n_Secci%C3%B3n_Detalle.jpg
3. MURO DE HORMIGÓN ARMADO. DEFINICIÓN Los muros de hormigón armado son aquellos en los que se dispone interiormente barras de acero, es diseñado para resistir combinaciones de cortante, momento y fuerza axial inducidas por los movimientos sísmicos (American Concrete Institute, Comité 318, 2005).
Ilustración 5.- Muro de contención de hormigón armado.
Estos muros por lo general son económicos para alturas menores de 10 metros, para alturas mayores, los muros con contrafuertes suelen ser más económicos. La pantalla de concreto en estos muros es 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 puntera 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.
Para iniciar el cálculo del muro primero se predimensiona el muro en su totalidad, luego se establece las características geométricas reales de la losa de base para satisfacer los requisitos de: "Resistencia a la La forma más usual es la llamada T, que logra su volcadura, Deslizamiento y Asentamiento ". estabilidad por el ancho de la zapata, de tal manera que la tierra colocada en la parte posterior de ella ayuda a impedir el volcamiento y sobrecarga el muro aumentando la fricción suelo-muro en la base,
4
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4. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS. Ilustración 7.- Cuadro esquemático de un muro.
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diseño de enfierraduras deberá considerar las condiciones de largos de juntas, control de agrietamiento, condiciones de impermeabilidad del muro y procedimientos de ejecución de construcción, para asegurar el adecuado de desempeño del muro en servicio.
Se recomienda que: - Las armaduras horizontales sean continuas, de modo que, en las juntas, las dos partes adyacentes constituyan estructuralmente una sola unidad. Ilustración 8.- Construcción de un muro de contención.
PREDIMENSIONAMIENTO Zapata o base 0.50*H´ a 0.75 H´
Puntera Ancho 0.15*H´; Altura 0.10*H´
Talón 0.45*H´; Altura 0.10*H´
Fuste Parte superior alrededor de 25 cm, y parte inferior Altura 0.10*H´ Cada uno de los tres elementos: pantalla, zapata exterior y zapata interior se calculan estructuralmente como vigas cantilever, con empotramiento en un extremo. Este cálculo estructural se realiza de acuerdo con las cargas estáticas, las fuerzas y movimientos actuantes en cada sección de la estructura, y eventuales sobrecargas. Mediante estos valores de entrada, se procede al dimensionamiento de dichas secciones en hormigón armado, se diseña el espesor del muro y las armaduras de tracción y de comprensión, para cada uno de los elementos estructurales mencionados, de manera que sean capaces de cumplir con las solicitaciones definidas en el cálculo estructural.
ACI Cuando
≤ 0.5 ∗∅∗
Tabla 1.-Especificaciones según tipo de muro.
Cuando el muro es de una longitud apreciable, es necesario disponer juntas de dilatación o contracción a una distancia de no más de 25 metros entre sí, con el fin de controlar espesores de eventuales grietas ocasionadas por esfuerzos de comprensión o de tracción restringidas, o variaciones de temperatura. El 5
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Altura total del muro (incluye cimentación) 9.60 m •
Peso específico del relleno =1.9 T/m3
•
El Angulo de fricción es Ф=35
• El coeficiente de rozamiento entre el muro y el suelo es=0.7
Fuente: ACI
RECUBRIMIENTO
•
Factor de seguridad al deslizamiento=1.50
•
Factor de seguridad al volcamiento=2
•
F’c=240 kg/cm2
•
Fy=4200gk/cm2
•
qamd=25 T/m2
•
H sobrecarga=1m
Tabla 2.- Recubrimientos según la exposición del concreto.
Fuente: https://es.scribd.com/doc/16427271/Diseno-Murosen-Cantilever.
5. EJERCICIO DE CÁLCULO DE UN MURO. Diseñar un muro que corresponde a las siguientes especificaciones: Datos:
ẞ ẞ = ẞ∗ẞẞФФ 0 3 5 = 0∗00 035 =.ẞ 6
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ẞ ẞ = ẞ ∗ẞ ẞФФ 35 = 0 ∗00 0 35 0 = .
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∗ 12 ∗ ℎ ∗0.515.458 ∗ 9.60 ∗ + + . ∗∗..+. +.
Pa= Pa=
Pa=28.60 Ton/m Y=
b≥20cm
Y=
.
b=
Y=6.2052m
b=
0.40.
b=
Z=H-Y Z=9.60-6.2052
B=0.40*H
Z=3.39 m
B=0.40*9.60
Mv=Pa*Z Mv=28.67 Tn/m*3.39 m
B=0.70*H
Mv=97.33 Tm
B=0.70*9.60
Mv=f*M Muv=1. 7Tn/m*97.33 m
. . . D=
D=
D=
D=
.
γ s γ
P1=
*Ka*Hs
P1=1.9*0.271*1
P2= s**Kb*Hs P2=1.9*0.271*10.60
Muv=165.46 Tm
= Ф∗∗ ∗10.59 165. 4 ∗0.6∗100000 = 0.9∗100∗ 240 1810.59∗0.18 ℎ = 68.= 68.5 7. 5 5 ℎ = 75 MOMENTO DE ETABILIDAD
1,77
1,77
4,25
2,07
8,8
8,1
3,1
7,43
2,38
17,68
4,05
4,05
9,92
2,7
26,24
25,22
25,22
47,9
3,98
190,72
39,14
34,14
69,5
243,44
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qmenor=4.28 Tn/m2 cómo podemos ver ambas son menores que el admisible ok
..
FSV= FSV=
FSV=2.50
2.50>2 ok
∗ .∗.
FSD= FSD=
FSD=1.69
1.69>1.50 ok
− ..−.
X= X=
X=2.10 m
∑ Wi:1.
80 - 3.60 la resultante siempre en 3/2
. 2.10
e= e=
e=0.60 m
= ∗ ==41.0.660∗69. 3 3 0 ∗ ∗ ∗ . ∗.
q amd=8.21 kg /cm2
= ∗ ∗ℎ = 1.90 ∗ 0.271∗8.85 1 = 5.07 = 12 1 ∗ ℎ = 0.5 ∗(0.51 5.07)∗8.85 = 24.69 = ∗ = 1.5 ∗24.69 = 42.03 = ∅∗∗ 42. 0 33 = 0.85∗100∗75 = 7.32 / >
PRESION DEL SUELO qm=
+o-
.∗ ∗.
qm=
+o-
qm=12.839 +o- 8.56 qmayo=21.39 Tn/m2 8
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= ∗ = =24.11.7923.92.3221∗1.∗1.5500==130.16.1352.. = 3.751.18∗1.50 = 7.55 . = = 5.01180.8.53 5149 = 0.5249 = =5.5.071807180.0.551491492.095 ==5.3.57185428 == 5.5.00718718 0.0.5514914958..4805 == 2.0.05189149 = 2 ∗ = 0.5149 5.2 0118 ∗8.85 = 24.72 = 0.5149 3.2 5528 ∗5.40 = 11.99 = 0.5149 2.2 0379 ∗2.45 = 2.96 = 0.5149 0.2 5149 ∗0 = 0.00 = 3 2 = 8.385 20.05.51491495. 5.07180718 = 3.22 = 5.340 20.05.51491493. 3.55288528 = 2.21
= = 0.688.850.28 = 0.0452 == 0.0.66880.0.0045245225..9660 == 0.0.5450 =135.= 100 32 ./ = 0.68 = ∅∗ 5∗ ∗ ′ 135.325 ∗ 240 = 0.9 ∗100∗68
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= 0.1355 = 2.136 = 0.>4237 = ′ ∗ 1√ 11.2.18 36 = 4200240 ∗ 1 12.1.3160.8 1355 = 0.0085 = 14 = 420014 = 0.0034 = 0.5240 6300 = 0.5 0.85∗0.85 ∗ 4200 ∗ 63004200 = 0.0124 =0.0=085∗∗100∗68 ∗ = 57.69 = =45.100 15 ./ = 55 =0.0=041∗∗100∗55 ∗ = 22.68
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==7.100 55 ./ = 40 =0.0=034 ∗∗100∗40 ∗ = 13.60
– = ∗ ∗ = ∗ = ∗ = 1.9∗8.85 = 16.625 =
qf= 21.39 3.1685(2.55) qf= 13.3103
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= 0.53∗√ 240 = 8.21 / = ∅∗∗ 3 7. 9 120 ∗10 = 0.85 ∗100 ∗18 = . / > = ∗ ∗ ∗ 2. 8 5 3. 1 884 ∗2. 8 8 = 1. 7 ∗3. 3 1∗ ∗ 2 6 = = 43. 6 389 / = 13.32.43.85 32 ∗ = ∅∗∗ ∗ = 3.1684 43. 6 339∗10 = 0.9∗100∗18 ∗ 240 = = 3.31 3.1684918 = 0. 0 332 = 5.7814 = . = 0. 4 237 > = ∗ 0.4237 0.0332 . 3. 1 684 ∗2. 8 5 = ∗ = 1.73.31∗2.85 2 . 112. 3 6 0 . 3 32 240 = 31.9120 = ∗ 4200 1. 1 8 = 0.53∗ ′ = 0.0019 = 16.625 13.3103 = 3. 3 145 = = 16.625 4.28 = 12.345
>
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= = 0.0033 = ∗∗ = 0.0034 ∗ 100 ∗18 = 26.52 5∅25 ∅ @ = . ∗ ∗ = 0.0025 ∗ 100∗ 85 = 21.25 5∅25 ∗ ∗21.25 14.166 / 1∅20@20 = . ∗∗ = 0.059 ∗4.91∗ √ 4200240 = 18.587 1sup =
1sup =
∗ = 78.537∗1.4 ∗ = 110 = 0.002 ∗ ∗
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m=3,1685
––
qf= qM mx = 21,39 3,1685 (3,85) = 13,3107
Ύ∗ Ύ ∗∗
q= = =
=> Peso relleno
Ύ ∗ℎ
= 1,90 * 8,85 =16,625
qf= -q + qf =-16,625 + 13,3103 = -3,3145
qm= -q
+ q menor
= -16,625 + 4,28 qm= -12,345
− ,,−,
m= =
=3,1684
qu1= qm + mx =3,31 + 3,168 (0,78) =>d =5,7814 Vu= f (qm * x +
,, )
= 1,70 (3,31 * 2,85 + =31,9120 Tn
)
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V adm= 0,53 * = 8,21 kg/cm 2
∅∗∗ ,∗ ∗∗,
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`
Us1 ⊘ar25@=> 520⊘c25m mm
Vc= =
A50-t= 0,0025 b*h
=5,7182 kg/cm 2
A50-t=0,0025 (100) (85)
Vadm>Vc
A50-t= 21,25 cm 2
Mu= f (q min
, ,∗, +
Mu= 1,70 (3,31(
–
As sup= (2/3) * As
)
)+
Mu= 43,634 Tn m/m
∗ ∅∗∗ ∗` , ∗ ,∗∗∗
K= K=
K= 0,0332
,
Kmax=
))
= (2/3) (21,15) =14,166 cm 2
Usar: 1⊘ 20 mm @ 20 cm ` √
Ld= 0,059 * Ab* =0,059 * 4,91 * =78,587
Ld*factor= 78,537 * 1,4 = 110 cm
Kmax=0,4237 Kmax > k p= p=
` −√ ,−, − −,,, *
*
p=0,0019
pmin=
pmin = 0,0033
As= p*b*d As= 0,0033 *100 * 0,78 As= 26,52 cm2
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6.- BIBLIOGRAFÍA O LINKOGRAFÍA. •
•
•
• •
LLANDERAL, R (2014). Muros de Contención. “Secretaría de agricultura, ganadería, desarrollo rural, pesca y alimentación”. SAGARPA. México. https://es.scribd.com/doc/16427271/DisenoMuros-en-Cantilever http://www.construmatica.com/construpedia/ Muros_de_Contenci%C3%B3n_(estructura) ACI http://www.construmatica.com/construpedia/C onstrucci%C3%B3n_de_un_Muro_de_Conten ci%C3%B3n
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