DISEÑO DE MURO DE CONTENCION POR GRAVEDAD.pdf
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PRESION LATERAL DE TIERRAS
Donde:
= Peso unitario del sueloh= Distancia de la superficie al punto considerado
C= Constante que depende de las caracteristicas del relleno
Donde:
Eah= Empuje activo horizontal
Eph= Empuje pasivo horizontal
= Angulo de inclinacion del Talud
La presin ejercida contra el muro aumenta con la profundidad y puede estimarse con la siguiente
expresin:
Las presiones reales que se presentan detrs de los muros de contencion son muy dificiles de estimar,
debido a variantes como:
-Los tipos de Materiales de Relleno
-Compactacion y Grado de Humedad del relleno
-Los tipos de Materiales debajo de la Cimentacin del Muro
-La presencia ausencia de Sobrecarga en el Relleno
PARTE TEORICA
DISEO DE MUROS DE CONTENCION POR GRAVEDAD
De acuerdo con Rankine el coeficiente de friccion activa de tierra es:
. hhP C
Eph
Eah
2 2
2 2
cos cos
os cos cosa
cosC cos
c
-
Y el coeficiente de friccin pasiva de tierra es:
Cuando el relleno es horizontal:
=0
Las formulas se simplifican asi:
Coeficiente Activo Horizontal:
Coeficiente Pasivo Horizontal:
= Angulo entre la superficie del suelo y horizontal
=
Luego tenemos:
Cph' h' Cah h
Angulo de friccion del suelo de relleno(se obtiene con el ensayo de
compresion triaxial/angulo de corte directo)
2 2
2 2
cos cos
os cos cosp
cosC cos
c
1
1ah
senC
sen
1
1ph
senC
sen
-
Empuje activo
Empuje pasivo
Por tanto la presion de tierra con sobrecarga se puede determinar con la expresin:
Y la posicion de la resultante:
U= 1.4D + 1.7L + 1.7H
Para el caso que se disee el muro con una sobrecarga tendremos:
Una vez determinados los valores Cah y Cph las presiones o empujes horizontales pueden calcularse
como si fueran iguales a las reas de los diagramas de presiones triangulares:
Bases para el diseo estructural
El diseo estructural de un muro de contencion debe basarse en cargas mayoradas que reconoscan la
posibilidad de un incremento con respecto a las cargas de servicio. A continuacion el resumen de los
coeficientes de carga del ACI relacionados con el diseo estructural de muros de contencion:
1. La resistencia a la presin lateral de tierra H se incluye en el diseo, junto con las cargas muertas D
y viva L, la resistencia requerida debe ser al menos igual a:
1
. .2
ah aE C h h
21 . .2
ah aE C h
21
. . '2
ph pE C h
Eahh
y
sh''h'' ''
Sh
. .( '')ahC h h
1. . ( 2 '')
2ah ahE C h h h
2 3 ''
3( 2 '')
h hhY
h h
-
2. Cuando D L reduzcan el efecto de H, la resistencia exigida U debe ser por lo menos igual a:
3. Para cualquier combinacin D, L y H, la resistencia requerida no debe ser menor que:
U= 1.4D + 1.7L
DIMENSIONAMIENTO DE MUROS DE CONTENCION
Para disear muros de contencion, de inicio se debe suponer algunas de las dimensiones o una
geometria transversal, que permita revisar las secciones de prueba de los muros por estabilidad.
A continuacin se presentan proporciones generales de diferentes componentes de muros de
contencin, utilizados para las revisiones iniciales:
U= 0.9 D + 1.7 H
H
Talon
0.5-0.7H
Punta
Cuerpo
Corona
>= 0.30m.
0.12-0.17H
0.12-.17H>=0.60m.
Estrato
firme
H
0.12-.17H
>=0.02
Cuerpo
TalonPunta
>=0.02
FIG. MURO A GRAVEDAD
0.5-0.7H
Corona
>= 0.30m.
0.1H
>=0.60m.
Estrato
firme
H
0.1H
>=0.02>=0.02
FIG. MURO EN VOLADIZO
0.1H
>=0.02
H
-
EJERCICIO
SOLUCION
1. PREDISEO
B= 1.50 m
H= 2.80 m
h'= 0.70 m
= 1.80 t/m3
qadm= 10 t/m2
2. CALCULO DE PESOS Y MOMENTO ESTABILIZADOR
1 1.5 0.4 2.3 1.38 0.75 1.035
1 0.3 2.4 2.3 1.66 0.55 0.911
0.5 0.4 2.4 2.3 1.10 0.83 0.916
0.5 0.4 2.4 1.8 0.86 0.97 0.838
1 0.4 2.4 1.8 1.73 1.3 2.246
w 6.73 mom 5.947
brazo
(m)
Mom
(t.m)fact. Geom b(m) h(m)
W mat
(t/m3)W(t)
DISEO DE MUROS A GRAVEDAD
Disear un muro a gravedad para salvar un desnivel de 2.80 m. si la profundidad de cimentacion es de
0.70 m. y la capacidad admisible es de 10 tn/m2.
El suelo esta constituido por una arcilla arenosa con un coeficiente de friccin de 0.50.
Como material de relleno se utilizara una arena de peso especifico de 1.80 t/m3 con un ngulo de
friccin de 30.
0.30
0.40
B
0.400.70
0.40
h'
H
0.70
0.40
0.40
0.40
0.70
2.80
0.400.30
O W1
W2 W5
W3
W4
GRAF. CALCULO DE PESOS
Peso
Especifico
-
2. CALCULO DE EMPUJES
Cah= Coeficiente activo horizontal
= ngulo de friccion del suelo de Relleno
= 30
Cah= 0.333
Cph= Coeficiente pasivo horizontal
= ngulo de friccion del suelo de Relleno
= 30
Cph= 3.000
EMPUJE ACTIVO: EMPUJE ACTIVO:
Cah= 0.333 h'= 0.70 m
= 1.80 t/m3
H= 2.80 m
Eah= 2.35 t/m Eph= 1.323 t/m
3. SEGURIDAD AL VOLCAMIENTO
Me= Mom 5.947
Mv= Eah * H/3 2.195
FSV= 2 2.71 OK
4. SEGURIDAD AL DESLIZAMIENTO
V= W= 6.73
f=
Factor de
friccin/dato
o tabla
0.50
1
1ah
senC
sen
1
1ph
senC
sen
21 . .2
ah aE C h 21
. . '2
ph pE C h
2Me
FSVMv
( )f V EpFr EpFSD
Fd Fd
-
Ep=Empuje
pasivo1.323
Fd=Empuje
activo2.35
FSD= 2.0 ok
4. SEGURIDAD ANTE FALLA POR CAPACIDAD DE CARGA
Calculo de la excentricidad :
Me= 5.947
Mv= 2.195
V= 6.73
Reemplazando Valores:
e= 0.193 < 0.25
B/6= 0.25 e
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De acuerdo con Rankine el coeficiente de friccion activa de tierra es:
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Para el caso que se disee el muro con una sobrecarga tendremos:
Bases para el diseo estructural
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3. Para cualquier combinacin D, L y H, la resistencia requerida no debe ser menor que: