CURSO TALLER DISEÑO DE MUROS DE CONTENCIÓN TEMA 1: MUROS DE DE GRA GRAVEDAD H ≤ 5.00m PRIMERA PARTE Manuel J. Meza Huaynate
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Muro es toda estructura continua que de forma activa o pasiva produce un efecto estabilizador sobre una masa de terreno natural o artificial. (MTC, 2016, pág. 325) Son estructuras destinadas a garantizar la estabilidad de la plataforma o a protegerla de la acción erosiva de las aguas superficiales. Se utilizan para contener los rellenos o para defender la vía de eventuales derrumbes (MTC, 2016, pág. 325). Los muros de sostenimiento rígidos de gravedad y semi-gravedad se puede utilizar para subestructuras de puentes o separación de taludes y generalmente se construyen para aplicaciones permanentes (MTC, 2016, pág. 325). Los muros de contención o sostenimiento deben ser diseñados para resistir el volteo, deslizamiento y ser adecuados estructuralmente. Estas estructuras deben ser capaces de contener o soportar las presiones laterales o empujes de tierras generadas por terrenos naturales o rellenos artificiales y cargas.
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PARTES O DESIGNACION DEL MURO DE CONTENCIÓN:
e= Corona del muro de contención
B= Base
b1= Puntera
b2 = Talón
d= Peralte del cimiento
h‘= Altura desde el nivel del suelo hasta la
corona.
h= Altura desde la parte superior del cimiento hasta la corona.
H= Altura desde la base del cimiento hasta la corona
e1= Distancia relacionada a la pantalla exterior
e2= Distancia relacionada a la pantalla interior
LA RESULTANTE DE LA PRESIÓN DE TIERRA Y EL PESO MUERTO NO PRODUCIRÁ ESFUERZOS DE TENSIÓN EN LA SECCIÓN HORIZONTAL DEL CUERPO DEL MURO.
DATOS GEOMÉTRICOS h' : hr : h: d:
4.50 m 0.60 m 5.10 m 0.75 m
H: B: e: b1 : b2 : e1 : e2 :
5.85 m 4.00 m 0.50 m 1.00 m 1.50 m 0.50 m 0.50 m
Bverif.
4.00 m
≥ 0.60 m
≥ 0.60 m
5.10 m
h' + hr
0.73 a 1.02 m
h/7 a h/5
5.85 m
h+d
2.93 a 4.1 m
0.5H a 0.7H
0.49 m
H/12 > 0.30
0.75 m
d ó d/2
0.75 m
d ó d/2
0.2 a 0.51 m
h/25 a h/10
0.2 a 0.51 m
h/25 a h/10
ϕ : Ángulo de fricción
interna del suelo.
β : Ángulo sobre la
horizontal del talud del material.
δ : Ángulo de fricción concreto – suelo.
α : Ángulo sobre la
horizontal del talud del material.
ϒ : Peso específico del
Suelo en kg/m³.
Como mínimo el programa de exploración del subsuelo y programa de ensayos deberán obtener información adecuada para analizar la estabilidad de la cimentación y asentamiento con respecto a (Manual de Puentes MTC, 2016, pág.248):
Formación geológica presente
Ubicación y espesor de las unidades de suelo y roca
Propiedades ingenieriles de las unidades de suelo y roca, tales como el peso unitario, resistencia al corte y compresibilidad
Condiciones del agua subterránea.
Topografía del terreno de la superficie, y
Consideraciones
locales, por ejemplo, licuefactibles, expansivos o dispersivos
depósitos de suelos, cavidades subterráneas por actividades mineras o taludes potencialmente inestables.
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RELLENO (CE.020 – E.050)
Los rellenos son depósitos artificiales que se diferencian por su naturaleza y por las condiciones bajo las que son colocados (NTP E.050, pág.231). Por su naturaleza pueden ser: a) Materiales seleccionados: todo tipo de suelo compactable, con partículas no mayores de 7,5 (3"), con 30% o menos de material retenido en la malla ¾" y sin elementos distintos de los suelos naturales.
b) Materiales no seleccionados: todo aquél que no cumpla con la condición anterior. Por las condiciones bajo las que son colocados: a) Controlados. b) No controlados.
(°) ÁNGULO DE FRICCIÓN ENTRE DIFERENTES MATERIALES:
ϕ
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EMPUJE ACTIVO: MÉTODO COULOMB TEORIA DE COULOMB PARA SUELOS GRANULARES
Este caso, el más recuente en muros, especialmente si se quiere drenar el suelo del trasdós por razones económicas y/o estéticas, fue resuelta por COULOMB en 1773. Los valores de las componentes ℎ y de la presión en un punto A del trasdós situado a profundidad bajo la coronación vienen dados por las expresiones:
= . . y
Donde:
= . .
sin( + )
=
sin + sin − sin − sin +
sin 1 +
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EMPUJE ACTIVO: MÉTODO COULOMB
= + ² = . . ² + Las componentes , , horizontal y vertical respectivamente del empuje total , por unidad de longitud de muro, viene dada por las expresiones:
=
=
= + ²
Y su punto de aplicación del empuje esta situado a una profundidad:
=
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EMPUJE ACTIVO: MÉTODO COULOMB
λh : Coeficiente de empuje activo
horizontal.
λv : Coeficiente de empuje activo
vertical.
Eh = ϒH²λh/2 = Empuje horizontal.
Ev = ϒH²λv/2 = Empuje Vertical
E = √(Eh²+Ev²) = Empuje total
H/3 : Ubicación del empuje
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EMPUJE ACTIVO + SISMO
Empuje total debido a la acción sísmica
1 = 1 ± 2 Donde:
sin − + cos sin + +
=
1+
sin + sin − − cos + − sin +
A partir de la formula de se puede definir el incremento del empuje debido a la acción sísmica.
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EMPUJE ACTIVO + SISMO Δ
= 1 ±
− λ
El Δ esta actuando a 3H/5 por encima del plano dela cimentación según SEED. Obsérvese que para la formula de esté definido, es necesario que :
−−≥ ó ≤ − Lo cual limita en zonas sísmicas el máximo talud posible para el relleno:
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EMPUJE ACTIVO + SISMO
Ach = R.Z = Aceleración horizontal
Acv = R.Zv = Aceleración vertical
λ =Coeficiente de empuje total –
Método Mononobe -Okabe
Es=ϒH²λ(1+Acv)/2 = Empuje total (empuje activo + sismo)
∆Es=Es – E = Incremento de
empuje debido a la acción sísmica
3H/5,H/3 o H/2 : Ubicación del incremento de empuje.
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EMPUJE PASIVO
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CARGA UNIFORMEMENTE REPARTIDA
Para la deducción de la formula se utiliza el método de COULOMB, el empuje total el cual está incluido el empuje activo y al debido a la carga distribuida como veremos a continuación:
1 2 sin = + 2 sin +
1 sin = + 2 sin +
Ó
Donde:
1 sin = + 2 sin +
y
1 sin = + 2 sin +
Y la ubicación esta en :
sin sin + = − sin 3 + 6 sin + 2 + 3
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CARGA UNIFORMEMENTE REPARTIDA
Carga q : Carga uniformemente repartida.
Eqh : Empuje horizontal ( Empuje activo + Empuje x carga uniforme )
Eqv : Empuje vertical ( Empuje activo + Empuje x carga uniforme )
Eq : Empuje total (Empuje activo + Empuje x carga uniforme)
Yq= Ubicación de Eq.
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CARGA PUNTUAL
Carga N : Carga puntual a una distancia L
L : Distancia de aplicación de la carga puntual.
En=λh . N = Empuje debido a la carga puntual.
λh : Coeficiente de empuje
activo horizontal.
Yn= Ubicación del empuje debido a la carga puntual.
