Los taludes verticales, o casi verticales de suelo, son soportados por muros de contención, y otras estructuras similares. El diseño adecuado de estas estructuras requiere de la estimación de la presión lateral de tierra, que está en función de varios factores, tales como: a) El muro está restring restringid ido o contra contra movimie movimiento nto.. La presión presión lateral lateral de tierra sobre el muro a cualquier profundidad se llama presión de tierra en reposo. b) El muro se aleja aleja del suelo suelo retenid retenido. o. on su!cient su!ciente e inclin inclinaci ación ón del muro muro fallara fallara una cuña triang triangula ularr del suelo detrás detrás del muro. muro. La presión lateral para esta condición se llama presión activa de tierra. c) El mur muro es empu empuja jado do "aci "acia a el suel suelo o reten etenid ido o. on on su!c su!cie ient nte e movimiento del muro fallara una cuña del suelo. La presión lateral para esta condición se llama presión pasiva de tierra.
Imagen 1. #aturale$a de la presión lateral de tierra sobre un muro de contención.
%resión Este tipo de muros, que retienen peso y no se les permite que se mueva, ya sea alejándose de la masa del suelo o adentrándose en ella,&es decir, deformación "ori$ontal nula) la presión lateral a una profundidad $ es: '
'
σ o = Ko σ o + u
'onde: ( presión del agua del poro *o coe!ciente de presión de tierra en reposo.
%ara un suelo normalmente consolidado, la relación para +o: Ko =1− sen ∅
%ara suelos normalmente consolidados: Ko=0,95 −sen ∅
TIPOS DE MUROS
uros en cantil-ver Estos muros son de concreto refor$ado y la forma más usual es la que se llama /0 por lo cual este elemento estructural trabaja como viga en voladi$o, empotrado en una $apata inferior. El peso del material de relleno sobre el talón, además del peso del muro, contribuye a mantener la estabilidad de la estructura. El bra$o representa un voladi$o vertical y su espesor aumenta rápidamente con la altura, como consecuencia de esto, este tipo de muros es factible utili$arlos para altura mayores de 1 m y menores de 2m.
uro en cantil-ver con contrafuertes: En muros de gran altura, se requiere la utili$ación de contrafuertes para aumentar los momentos resistentes en el muro, dando cabida al diseño de estructuras más esbeltas y por lo tanto más económicas. La integración de estos contrafuertes al muro, convierte al elemento que soporta al relleno, en una serie de losas continuas apoyadas en los contrafuertes, es decir, el refuer$o principal en el muro lo lleva "ori$ontalmente.
uros de gravedad Estos se construyen con concreto armado o con mamposter3a, dependen de su peso propio y de cualquier suelo que descanse sobre la mamposter3a para su estabilidad. Este tipo de construcción no es económica para muros altos.
Imagen 2. /ipos de uros
DISEÑO DE MUROS
%ara diseñar apropiadamente los muros de contención, se debe tomar en cuenta los parámetros básicos, es decir, el peso espec3!co, el ángulo de fricción, y la co"esión del suelo retenido detrás del muro y del suelo debajo de la losa de la base. El conocimiento de las propiedades del suelo detrás del muro permitirá conocer la distribución de la presión lateral que gobierna el diseño. E4isten dos fases de diseño de un muro de contención convencional. %rimero conocida como la presión lateral de la tierra, la estructura del conjunto se revisa por: Estabilidad: se e4amina en cuanto a fallas posibles por volteo, desli$amiento y capacidad de carga.
En la segunda fase se determina el refuer$o de acero de cada componente.
Estabilidad: Los muros de contención mecánicamente estabili$ados tienen sus rellenos estabili$ados mediante la inclusión de elementos de refuer$o tales como tiras metálicas, varillas, mallas de alambre soldado, geote4tiles y geomallas. Estos muros son relativamente 5e4ibles y pueden sustentar grandes despla$amientos verticales y "ori$ontales sin muc"o daño. 'imensionamiento de muros de contención: 6l diseñar un muro de contención se deben suponer algunas dimensiones, los que se llama proporcionamiento y dimensionamiento, que permitirá revisar las secciones de prueba de los muros por estabilidad. 7i las revisiones por estabilidad dan resultados no deseados, las secciones se cambian y vuelven a revisarse. En la imagen se puede observar que: la parte superior del cualquier muro de contención debe ser mayor que apro4imadamente 8,1 metros para colocar apropiadamente el concreto. La profundidad ', "asta la base de la losa debe tener por lo menos 8,2 metros. 7in embargo el paño inferior de la losa debe situarse debajo de la l3nea de congelamiento estacional. 6plicación de las teor3as de la presión lateral de diseño a) uros en voladi$o: se debe "acer uso de la teor3a de tierra de 9an+ine para revisiones de estabilidad implica dibujar una l3nea vertical 6 por el punto 6, que se locali$a en el borde del talón de la losa de la base en la imagen 1. 7e supone que e4iste una condición activa de 9an+ine, a lo largo del plano vertical 6. Entonces se usan las ecuaciones de presión activa de tierra de 9an+ine para calcular la presión lateral de la cara 6 del muro. En el análisis de estabilidad del muro, deben tomarse en cuenta la fuer$a %a, el peso del suelo arriba del talón y el peso ;c del concreto. La "ipótesis para el desarrollo de la presión activa de 9an+ine a lo largo de la cara frontal 6 es teóricamente correcta si la $ona de cortante limitada por la l3nea 6 no es obstruida por el cuerpo del muro. El ángulo n, que la l3nea 6 forma con la vertical es:
n =45 +
()() α 2
−
θ
'
2
−1
− se n
( ) senα senθ
Imagen 3. uro en voladi$o
b) uros en gravedad: se utili$a un análisis similar pero tambi-n se usa la teor3a de oulomb de presión activa de tierra, como muestra la imagen <. 'onde s3 se aplica esta teor3a solo se toman en cuenta la %= y el peso ;c del muro.
Imagen 4. uro de gravedad 7i se usa la teor3a de oulomb, será necesario conocer el intervalo del ángulo > de fricción del muro con diferentes tipos de material de relleno. En la siguiente tabla se pueden ver algunos de los ángulos de fricción para muros de mamposter3a o muros masivos de concreto.
Material de Relleno rava #rena gr$esa #rena 'na #r)illa 'rme #r)illa limosa
Intervalo de Ϩ en grados 2!"23 2%"2& 1("2( 1("2% 2%"1*
+#,,#S E- MUROS DE O-TE-IO6) 7e puede voltear respecto a su talón. ) 7e puede desli$ar a lo largo de su base ) %uede fallar debido a la capacidad portante del suelo que soporta la base. ') %uede sufrir una falla por cortante del terreno a mayor profundidad. E) %uede sufrir asentamiento e4cesivo.
Imagen (. ?allas en muros de contención O-RETO I,OPEO
Es concreto simple pero el agregado grueso es de @,A a B8 cm. (so en rellenos, mejorar terreno de fundación. El concreto simple es un concreto no refor$ado, empleado en la construcciónC incluye miembros cuyas cuant3as de refuer$o son inferiores a las m3nimas requeridas por las normas vigentes. Los requerimientos para el empleo de este material, cuya resistencia no debe ser inferior a BD8 +gf cmFB , se dan en la norma GHE#I# D@A1, apitulo DJ, el cual es
esencialmente coincidente con lo establecido en el código 6I 1DKB88B. 7e establecen all3 los criterios de diseño y veri!cación de seguridad. El uso de este concreto está limitado en miembros estructurales. La resistencia m3nima del concreto será: ?Mc D8 pa La piedra despla$adora no e4cederá del 18N del volumen total del concreto ciclópeo y será colocado de manera "omog-nea, debiendo quedar todos sus bordes embebidos en el concreto. (so del concreto ciclópeo: 7e usó generalmente en tramos curvos, en donde el agua de un rio impacta en forma frontal, debido a la energ3a "idráulica y las piedras que arrastran el agua causa además de erosión, demolición y rotura de la estructura del muro "asta inundar la $ona protegida e incluso desviar su cauce. 'ebido al costo, son más usados los mu ros de concreto ciclope.
P#-T#,,#S #TIR#-T#D#S
El sistema de pantallas atirantadas es una t-cnica de refuer$o del suelo en taludes y e4cavaciones. Es una estructura de retención en la cual se instalan barras perforadas en el suelo a un espaciamiento relativamente pequeño. Las barras generalmente no son tensadas y están conectadas a trav-s de una placa a un revestimiento de "ormigón proyectado o vaciado en sitio.
#/IO-ES
Los gaviones consisten en una caja de forma prismática rectangular, rellena de piedra, de enrejado metálico de malla. 7e colocan a pie de obra desarmados y, una ve$ en su sitio, se rellenan con piedras del lugar.
Este tipo de muro se estabili$a por gravedad. En los muros de gaviones la relación altura anc"o D:D. %asos para reali$ar 'iseño: 6) El muro se anali$a por volcamiento y desli$amiento. ) alculo del empuje activo: 1
2
Ea = γsuelo H Ka 2
) omento de Holcamiento: Mva = Ea∗ Ha∗1 / 3
') omento estabili$ante: se estabili$a con el peso de los bloques, se multiplica por el K8N γroca =¿ ; € wi E) 7e calcula la cuña del suelo sobre cada bloque. ?) omento estabili$ante O) ?actor de seguridad del despla$amiento P) %unto de aplicación de la normal I) alculo de e4centricidad Q) Heri!cación entre bloque y bloque *) ?actor de seguridad al volcamiento L) ?actor de seguridad al desli$amiento ) ?actor de seguridad al volcamiento #) ?actor de seguridad al desli$amiento 8) oe!ciente de empuje activo:
9E%(LI6 GLIH69I6#6 'E HE#ER(EL6 (#IHE97I'6' 76#/6 69I6 #(LEG G9IE#/E ?6(L/6' 'E I#OE#IE9I6 IHIL 6/E'96: ?(#'6IG#E7 S (9G7
/I%G7 'E (9G7
%9G?E7G9:
9E6LIRG %G9:
L(I7 ILG//6 %E9#6LE/E
?96#I7 I: B82B1J
69LG#6, DJ de mar$o B8DA
9E%(LI6 GLIH69I6#6 'E HE#ER(EL6 (#IHE97I'6' 76#/6 69I6 #(LEG G9IE#/E ?6(L/6' 'E I#OE#IE9I6 IHIL 6/E'96: ?(#'6IG#E7 S (9G7
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I#/EO96#/E:
L(I7 ILG//6 QE77I6 6.
9GE9G O. I: DJ.J<8.2K2
69LG#6, DJ de mar$o B8DA
