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Muros de contencion

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muros de contención

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Muros de contencion

  1. 1. Curso: suelos II noviembre 2014
  2. 2. INTRODUCCIÓN Los muros son elementos constructivos cuya principal misión es servir de contención, bien de un terreno natural, bien de un relleno artificial o de un elemento a almacenarEn ocasiones los muros desempeñan la función de cimiento, al transmitir las presiones o cargas suministradas por los pilares o por los forjados que se apoyan en la coronación del muro. Esta situación es característica de los muros de sótano, muy desarrollada en la edificación actual. Las formas de funcionamiento del muro de contención y del muro de sótano son diferentes. Mientras que el muro de contención se comporta básicamente como un voladizo empotrado en el cimiento, el cuerpo de un muro de sótano se compota como una losa de uno o varios vanos.
  3. 3. OBJETIVOS GENERALES  Exponer los aspectos más importantes acerca de la teoría de empujes de tierra  Describir la forma en que las estructuras interactúan con la masa de suelo contenida  Realizar una presentación general de los sistemas de contención desarrollados por la ingeniería  Dar a conocer sistemas de anclajes aplicados a muros de contención OBJETIVOS ESPECÍFICOS  Efectuar una descripción de los sistemas de contención denominados muros pantalla  describir las principales características y exponer los métodos constructivos de los sistemas de contención: Muro pantalla, Pantalla de pilotes y Muro tipo Berlinés.  realizar un análisis comparativo de costos, rendimiento y aplicabilidad de los sistemas de contención anteriormente nombrados, en base a un proyecto real.
  4. 4. CLASIFICACIÓN DE MUROS La clasificación de los muros se hace de acuerdo a su: FUNCION POSICION Carga Interiores Aislamiento/Separación Exteriores Decoración Contención CONSTITUCION (material) Opacos POSICION DINAMICA Translucidos Fijos Transparentes Móviles
  5. 5. Muros de hormigón El concreto y la mampostería son los materiales clásicos para muros. La madera se emplea en forma de tablero con armazón y cubierta de la misma madera contrachapeada o de otros materiales
  6. 6. Muros de hormigón armado
  7. 7. Muros de hormigón ciclópeo El concreto ciclópeo es una mezcla de concreto con cantos o bloques de roca dura. Generalmente, se utilizan mezclas de 60% de concreto y 40% de volumen de piedra. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que a mayor cantidad de piedra existe mayor posibilidad de agrietamiento del muro, por presencia de zonas de debilidad estructural interna. En ocasiones se le colocan refuerzos de varilla de acero dentro del concreto ciclópeo para mejorar su resistencia interna. El diseño de un muro de concreto ciclópeo es muy similar al de los muros de concreto simple rígidos y masivos
  8. 8. DISEÑO DE MUROS Una vez conocidas las características del suelo en donde se emplazará el muro de contención, se debe proceder a realizar el diseño del mismo. Un diseño adecuado para un muro de contención debe considerar los siguientes aspectos:  Los componentes estructurales del muro deben ser capaces de resistir los esfuerzos de corte y momento internos generados por las presiones del suelo y demás cargas.  El muro debe ser seguro contra un posible volcamiento.  El muro debe ser seguro contra un desplazamiento lateral.  Las presiones no deben sobrepasar la capacidad de soporte del piso de fundación.  Los asentamientos y distorsiones deben limitarse a valores tolerables.  Debe impedirse la erosión del suelo por debajo y adelante del muro bien sea por la presencia de cuerpos de agua o de la escorrentía de las lluvias.  Debe considerarse la posibilidad de presencia de presiones de agua detrás del muro.  El muro debe ser estable a deslizamientos de todo tipo
  9. 9. PROCEDIMIENTO Son muchas las formas por las cuales se pueden llegar a determinar las dimensiones de los elementos constitutivos de un muro de contención, con los avances tecnológicos incluso es posible encontrar programas de diseño estructural de libre distribución en Internet. Para proceder al diseño una vez conocida la topografía del sitio y la altura necesaria del muro debe procederse a: a) Escoger el tipo de muro a emplearse. b) Dibujar a escala la topografía en perfil de la sección típica del muro. c) Sobre la topografía dibujar un diagrama "tentativo" supuesto del posible muro. d) Conocidas las propiedades de resistencia del suelo y escogida la teoría de presiones a emplearse, calcular las fuerzas activa y pasiva y su punto de aplicación y dirección de 1/2 a 2/3, de acuerdo al ángulo de fricción del suelo y la topografía arriba del muro. e) Calcular los factores de seguridad así: a. Factor de seguridad contra volcamiento. b. Factor de seguridad contra deslizamiento de la cimentación.
  10. 10. a) Si los factores de seguridad no satisfacen los requerimientos deben variarse las dimensiones supuestas y repetir los pasos de a hasta “e”. Si son satisfactorios se procederá con el diseño. b) Calcular las presiones sobre el piso y el factor seguridad contra capacidad de soporte. c) Calcular los asentamientos generados y si es necesario ampliar la base del muro o en su defecto establecer el pie del muro en otro estrato de suelo.  Diseñar los sistemas de protección contra:  Socavación o erosión en el pie.  Presencia de presiones de agua detrás del muro. a) Finalmente deben calcularse los valores de los esfuerzos y momentos internos para proceder a reforzar o ampliar las secciones del muro, de acuerdo a los procedimientos estandarizados de la Ingeniería estructural (Suárez, 1998).
  11. 11. PROBLEMAS ASOCIADOS A LOS MUROS El principal problema de los muros de contención es que son elementos estructurales que están durante toda su vida útil en contacto directo con el suelo, sufriendo tanto las acciones de éste (no sólo mecánicas, sino alguna otra como humedades, etc.), como también las del propio edificio. Probablemente sean los elementos estructurales que sufren una mayor problemática debido a esta razón son la principal causa de lesiones en los edificios. Los síntomas no sólo se podrían observar en el propio muro, sino también en el resto de la construcción. GIRO EXCESIVO DEL MURO Una de las principales características que debe cumplir un muro de contención es su estabilidad general, que evitaría la inclinación del mismo. Consiste en el vuelco del punto más alto respecto al punto más alejado de la zapata.
  12. 12. DESPLAZAMIENTO DEL MURO Se consideraría un deslizamiento del mismo. Puede coincidir con movimientos entre estratos diferentes del terreno. La presencia de tacón en el muro (en el caso de un muro con zapata) o una mayor profundidad de empotramiento (en al caso de muros enterrados) favorecen la resistencia del mismo a este tipo de problema. DESPLAZAMIENTO PROFUNDO DEL MURO Este problema consiste no sólo en un deslizamiento del muro, sino que el mismo también sufre un hundimiento así como un giro. Se debe a la formación de una superficie de deslizamiento profunda (coincidiendo con un estrato blando), de forma circular.
  13. 13. DEFORMACIÓN EXCESIVA DEL ALZADO Se trata de una problemática poco frecuente, ya que se produce cuando el muro es demasiado esbelto en la zona superior del alzado, algo poco común, ya que éstos están caracterizados por su peso, y éste no se logra de otro modo sino por volumen y anchura del mismo. FISURACION EXCESIVA Producida en su mayor medida en las zonas de tracción (trasdós), es por ello que pueden ser causa de mayores problemas, ya que ésta es la parte del muro en contacto con el terreno, por lo tanto, más atacable. ROTURA POR FLEXIÓN Este tipo de problema puede aparecer tanto en el alzado, como en la punta del muro. Normalmente los síntomas sólo podrían ser visibles en la zona de trasdós, por lo que no serían observables, hecho que puede ser motivo de colapso al no poder hacer frente al problema. Este hecho puede tener mayores consecuencias cuando las edificaciones se encuentren entre medianeras.
  14. 14. ROTURA POR ESFUERZO CORTANTE Estos esfuerzos, como los de flexión, pueden producir roturas en diversas zonas del muro. Este tipo de problemática y lo común que puede ser, desaconseja la utilización de la fábrica de ladrillo para las estructuras de contención, debido a su escasa resistencia a estos empujes. ASIENTOS Aunque no se puede considerar una problemática que pueda causar una rotura en el muro (si no se trata de un asiento diferencial, sino de la totalidad del mismo), si podría causar graves problemas en el resto de la estructura del edificio. Ocurre como consecuencia de un exceso de cargas que el muro transmite al terreno. RETRACCIÓN HIDRÁULICA Y TÉRMICA Se producen en su mayor parte durante la fase de fraguado y endurecimiento del hormigón, en presencia de una armadura en sentido longitudinal escasa. También podrían incluirse en este grupo las roturas por dilatación y retracción del propio muro, cuando éste se encuentra sujeto en algún punto, como otro muro, o contrafuertes.
  15. 15. ROTURA DE ESQUINAS Este tipo de problemática se caracteriza por tener una inclinación entre 45 y 60º y están ubicadas en las zonas de las esquinas, cuando se encuentran dos muros perpendiculares. Serían producidas por una tracción horizontal. Las diferencias térmicas empeoran este tipo de síntomas. DEGRADACIÓN DEL MATERIAL POR ATAQUE DEL MEDIO Se podrían considerar estos problemas como consecuencia de los anteriores, ya que generalmente estas afecciones se intensifican debido a grietas y otro tipo de lesiones. Estas degradaciones son mucho más relevantes por el hecho de que el muro se encuentra en contacto con el terreno (Wikipedia, 2007). Sin embargo es preciso recalcar que los problemas estructurales que aquejen a un muro dependen directamente del tipo de muro que se escoja.
  16. 16. TIPOS DE ESTRUCTURAS DE CONTENCION La gran variedad de sistemas de contención de suelos que existe en la actualidad hace difícil establecer una clasificación clara, en la bibliografía consultada los autores no establecen un límite claro entre un grupo de sistemas de contención y otro. De acuerdo a esto podemos clasificar a las estructuras de contención en:  Estructuras de contención rígidas  Estructuras de contención flexibles  Estructuras de contención mixtas Debemos dejar en claro que no se expondrán todos los tipos de estructuras de obtención, si no que nos avocaremos a los más utilizados, en cada clasificación se dará una breve descripción de cada sistema.
  17. 17. TIPOS DE ESTRUCTURAS DE CONTENCION MIXTAS Dentro de esta clasificación encontramos diversos sistemas entre los cuales podemos destacar:  Muros pantalla  Pantallas de pilotes  Muro berlinés En este punto queremos dejar en claro de que algunos autores clasifican a este grupo de sistemas como simplemente “pantallas”, sin embargo en nuestro análisis nos es pertinente encasillarlo dentro de este grupo, ya que por su forma se les denomina pantallas, pero en su naturaleza, consisten en muros de contención mixtos.
  18. 18. PROCESO CONSTRUCTIVO Por lo general la metodología constructiva de un muro pantalla consta de un proceso continuo y repetitivo, que presenta leves variaciones en su estructura, debido a la naturaleza y singularidad de cada proyecto, y condicionado directamente a la calidad del suelo en donde se ejecutara el sistema de contención. A modo de descripción podemos presentar la siguiente secuencia constructiva para un suelo de buena calidad y en ausencia de nivel freático (Cimentaciones especiales Valencia, Junio 2007). DEMOLICIÓN DE CIMENTACIONES CONTIGUAS Se procede en esta etapa al marcado del contorno del muro pantalla demoliendo todas aquellas cimentaciones que puedan causar problemas en la ejecución del muro pantalla. Se debe revisar la posible presencia de cualquier tipo de instalación subterránea (agua potable, gas, alcantarillado, etc.). EXCAVACIÓN DEL MURO GUÍA Se debe poner especial interés en la eliminación de cualquier resto de cimentación o terreno duro antes de comenzar la construcción del muro guía. Si fuese necesaria una excavación mas profunda para eliminar estos restos de cimentaciones se rellenara con mortero de cemento de dosificación de 40 Kg. de cemento por m3 de arena.
  19. 19. ARMADO DEL MURO GUÍA Una vez regularizada la zanja de la excavación (con mortero si fuera preciso), se procede al montaje de la armadura del murete guía en todo el contorno. ENCOFRADO DEL MURO GUÍA Se podrá encofrar a un solo nivel los dos muros o a dos niveles, pero en ambos casos es importante mantener el alineamiento y verticalidad. APUNTALAMIENTO DEL MURO GUÍA Durante el proceso de excavación es importante que este no se desvíe producto de los impactos que pueda recibir de la maquina pantalladora, así que debe construirse con material de buena calidad, un hormigón del tipo H-30 sería el adecuado. MURO GUÍA TERMINADO Debido a su importancia este deberá estar perfectamente alineado, aplomado y firme en toda su longitud.
  20. 20. TIPOS DE MUROS LOS TIPOS DE MUROS DE CONTENCIÓN DE USO MÁS FRECUENTE SON: MUROS DE GRAVEDAD. Son los muros de contención de uso más frecuente, y aunque su campo de aplicación depende de los costes de excavación, hormigón, acero, encofrado y relleno, se puede pensar que constituyen la solución más económica para muros de hasta 10 ó 12 m de altura. Son muros de hormigón en masa en los que la resistencia se consigue por su propio peso (figura 3 a). Normalmente carecen de cimiento diferenciado, aunque pueden tenerlo (figura 3 b). Su ventaja fundamental es que no van armados, con lo cual no aparece en la obra el tajo de ferralla. Pueden ser interesantes para alturas moderadas si su longitud no es muy grande, pues en caso contrario representan una solución antieconómica frente a los muros de hormigón armado
  21. 21. Muros de contrafuertes. Representan una evolución del tipo anterior. Al crecer la altura, y por ende los espesores de hormigón, compensa aligerar las piezas con la solución de los contrafuertes, aunque conlleve un tajo de ferralla y encofrado más complicados y un hormigonado más difícil. Los contrafuertes pueden disponerse en el trasdós (figura 5 a) o en el intradós (figura 5 b), aunque la primera solución es técnica y económicamente mejor por colocarse el alzado en la zona comprimida de la sección en T que se forma. La segunda solución, además, presenta un claro inconveniente estético.
  22. 22. Muros de bandejas. En los muros de bandejas se pretende contrarrestar parte del momento flector que se ha de resistir mediante la colocación de bandejas a distinta altura en las que se producen unos momentos de sentido contrario, debidos a la carga del propio relleno sobre las bandejas (figura 6). Su inconveniente fundamental radica en la complejidad de su construcción. Puede representar una solución alternativa al muro de contrafuertes para grandes alturas, en los que para resistir el momento flector se aumenta el canto y se aligera la sección colocando los contrafuertes
  23. 23. TIPOS DE MUROS DE SÓTANO. El tipo más elemental está esquematizado en la figura 8. Aparte del peso propio, recibe como única carga vertical la reacción de apoyo del forjado de techo. Dentro de la tipología general, el caso más frecuente es que sobre el muro apoyen pilares que transmiten cargas de las plantas superiores, pudiendo existir además varios sótanos, tal y como se indica en la figura 9.
  24. 24. TIPOS DE EMPUJE. La presión del terreno sobre un muro está fuertemente condicionada por la De formalidad del muro, entendiendo por tal no sólo la deformación que el muro experimenta como pieza de hormigón, sino también la que produce en el muro la deformación del terreno de cimentación.
  25. 25. CÁLCULO DEL EMPUJE ACTIVO. Existen diversas teorías para la determinación del empuje activo, entre las que destacan las debidas a Coulomb y Rankine. En ambas teorías se establecen diversas hipótesis simplificativas del problema, que conducen a cierto grado de error, pero producen valores de empuje que entran dentro de los márgenes de seguridad. TEORÍA DE COULOMB. Coulomb desarrolló su teoría para suelos granulares bien drenados en 1.773.
  26. 26. Para obtener el valor del ángulo que hace máximo el empuje activo, se deriva e iguala a cero la expresión [3], e introduciendo su valor en la ecuación se obtiene:
  27. 27. PROCEDIMIENTO GRÁFICO Para un terreno de forma cualquiera, la mejor solución es el procedimiento gráfico. Suponiendo una línea de rotura recta, habrán de estar en equilibrio el peso Pt de la cuña de suelo comprendida entre el muro y la línea de rotura, la reacción Ea del muro contra el suelo, igual y de sentido contrario al empuje activo sobre el muro, y la reacción F del terreno sobre la cuña, que formará con la normal a la línea de rotura un ángulo igual al de rozamiento interno del terreno ϕ. Los valores de ϕ, a falta de ensayos directos, pueden obtenerse de la tabla 1, tomada de Calavera, que incluye además valores orientativos de las densidades secas de los distintos terrenos.

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