ESTABILIDAD DE UN TALUD CERCA DE UNA CONSTRUCCIN URBANA

ESTABILIDAD DE TALUD CERCA DE UNA CONSTRUCCIN URBANA1.- TEMA Y DELIMITACIN DEL TEMAANTECEDENTES. En la ciudad de Chilpancingo, Gro. En la colonia satlite, calle sol, en el lote 6 y 1, se presenta un desnivel de aproximadamente 3m entre dos terrenos uno prximo a el otro, generndose as un talud, el problema surge cuando se hace una construccin en el terreno ms elevado y parte de los cimientos quedan a un metro del borde del talud, y con el tiempo dicho talud se deslava, generando tambin un deslizamiento de tierras en el terreno con el menor desnivel. La construccin del terreno superior fue construida aproximadamente en 1989, siendo a base de adobe, y estando a 1.5 m en ese entonces del borde del terreno el cimiento ms cercano, luego en ao 1995 el vecino que habitaba el terreno inferior se dispuso a construir su vivienda, para esto contrato maquinaria para excavar el cajn de cimentacin, por cierto descuido se excavo de ms pegado al desnivel del terreno retirando parte del material en que se apoyaba el talud, esto sumado a el viento , la lluvia y los movimientos ssmicos favoreci al deslave del terreno, provocando el problema antes descrito.

INTRODUCCIN En ocasiones la topografa de ciertos lugares hace dificultosa la construccin de las viviendas y en general, en especial en las laderas, siendo an ms problemtico cuando se lotifica una zona as. No es raro encontrar gente viviendo en zonas de riesgo ( ya sea cerca de un rio seco, hasta a las orillas de un talud).

DESCRIPCION DEL PROBLEMAHoy en da en la colonia satlite, calle sol, manzana #10, lote #6 se encuentra un terreno cuyas medidas son 16x8 m, al noreste coincide con la parte superior de un talud de aproximadamente 3m de altura, el cual se ha venido deslavando dejando los cimientos de una construccin de adobe cercana a aproximadamente 40 cm de estar expuesto a la intemperie, esto pone en entredicho la seguridad de dicha estructura, y en el terreno colindante, hay deslizamientos de tierra, lo cual afecta a ambos predios. Al observar este fenmeno resulta evidente que representa un riesgo para ambos predios y las construcciones que contienen los mismos, este fenmeno se agudiza durante los tiempos de lluvias, que es cuando se presentan ms deslaves.FORMULACIN DEL PROBLEMAAnte el peligro de un deslave, se presenta un riesgo constante para los habitantes de las construcciones cercanas al talud. Si el suelo debajo de la construccin superior llegara a fallar pueden presentarse hundimientos importantes, tambin pudiera presentarse un deslizamientos de tierras que puede daar la construccin inferior, pudiendo daar ciertos elementos estructurales de la misma.Esto se debe a causa de que el talud est expuesto tanto al aire como a la lluvia de manera directa, y tambin a que al construir en el terreno inferior, se excavo de ms cerca del talud, causando esto un deslizamiento de tierra aun mayor a lo normal.

OBJETIVO GENERALConocer una solucin que brinde seguridad a los involucrados en el problema. Que impida el deslizamiento de tierras, y de un adecuado soporte a los cimientos de la construccin superior, para evitar hundimientos y fallas estructurales.

OBJETIVO ESPECIFICOS Realizar pruebas al suelo Revisar la memoria de clculo Anlisis del talud Evaluar cul sera la mejor opcin para resolver el problema en funcin de los costos. Determinar si se rebasan los lmites de seguridad segn las normas.

MARCO TEORICOHIPOTESIS Se plantea hacer el diseo de un muro de contencin capaz de soportar el empuje de tierras que ocurre en el lmite de ambos terrenos, garantizando as estabilidad a ambos predios, el muro por conveniencia ser una estructura de concreto reforzado (Un muro de retencin en voladizo).VARIABLESVariable independiente: Empuje de tierras.Variable dependiente: Muro de contencin. Estabilidad de ambos predios.

DEFINICIN DE TRMINOSMuro de retencin: Los muros de contencin se utilizan para detener masas de tierra u otros materiales sueltos cuando las condiciones no permiten que estas masas asuman sus pendientes naturales. Estas condiciones se presentan cuando el ancho de una excavacin, corte o terrapln est restringido por condiciones de propiedad, utilizacin de la estructura o economa.Empuje activo: Es la accin o reaccin de la tierra ejercida sobre una estructura, se deben distinguir dos situaciones diferentes, en el primer caso, la accin de la tierra sobre una estructura, se denomina empuje activoEmpuje pasivo: en cambio en el segundo caso, la accin de la estructura sobre la tierra, se denomina empuje pasivoCimentacin: Colocacin o construccin de los cimientos de un edificio u otra obra."la cimentacin es muy importante en el diseo de un puente, sobre todo si est ubicado en las aguas de un ro"Construccin: Se designa con el trmino de Construccin a aquel proceso que supone el armado de cualquier cosa, desde cosas consideradas ms bsicas como ser una casa, edificios, hasta algo ms grandilocuente como es el caso de un rascacielos, un camino y hasta un puente.Talud: Inclinacin de un terreno o de un muro.Permeabilidad: ''Lapermeabilidad'es la capacidad que tiene un material de permitirle a un flujo que lo atraviese sin alterar su estructura interna. Se afirma que un material espermeablesi deja pasar a travs de l una cantidad apreciable de fluido en un tiempo dado, eimpermeablesi la cantidad de fluido es despreciable.Esfuerzo: Esfuerzo es la resistencia que ofrece un rea unitaria (A) del material del que est hecho un miembro para una carga aplicada externa (fuerza, F)NTCDF: Normas tcnicas complementarias del DF.Concreto reforzado: El concreto simple, sin refuerzo, es resistente a la compresin, pero dbil en tensin, lo que limita su aplicabilidad como material estructural.Para resistir tensiones, se emplea refuerzo de acero, generalmente en forma de barras, colocado en zonas donde se prev que se desarrollaran tensiones bajo las acciones de servicio. El acero restringe la aparicin de grietas originadas por la poca resistencia a la tensin del concreto.

ANTECEDENTESSe define como Muro de Contencin al elemento estructural dispuesto para mantener un empuje lateral de un material a granel cuyo plano de fractura corta el cruce entre el muro y la plantilla. LOS ELEMENTOS QUE INTERVIENE EN LA CONSTRUCCION DE LOS MUROS DE RETENCION: El Terreno de Cimentacin El material y el Relleno El Material de ConstruccinEn lo que refiere al terreno de cimentacin las propiedades relevantes son: Su resistencia, esfuerzo cortante, su compresibilidad y su permeabilidad.

La resistencia al esfuerzo cortante es la propiedad que determina la capacidad de carga del suelo. La comprensibilidad es indicativa de las posibilidades de asentamientos considerables. La permeabilidad se define por el coeficiente k (cm/seg) indispensable para la seleccin del filtro.

MATERIAL DE RELLENO.Las propiedades para que se tomen en cuenta para el diseo del muro son:El peso volumtrico y el ngulo de talud natural son factores de los cuales depende directamente la intensidad de empuje del material de relleno sobre el muro y es de importancia fundamental la permeabilidad del material para un adecuado funcionamiento del drenaje que elimina cualquier exceso de agua detrs del muro.Si la estructura carece de los elementos filtro y drenes, para eliminar cualquier acumulacin de agua se tendr que soportar adems del empuje de tierras un empuje de hdros.Las dimensiones del muro deben ser tales que proporcionen una resistencia capz de soportar las condiciones que intervienen en la estabilidad de un muro.Los muros de retencin de gravedad se construyen de concreto simple o con mampostera. Dependen de su propio peso y de cualquier suelo que descanse sobre la mampostera para su estabilidad.Los muros de retencin en voladizo estn construidos de concreto reforzado y constan de un tallo delgado y una losa de base. Este tipo de muros es econmico hasta una altura aproximada de 8 m.

Diseo de un muro de retencin convencional:Los muros de contencin tienen como finalidad resistir las presiones laterales empuje producido por el material retenido detrs de ellos, su estabilidad la deben fundamentalmente al peso propio y al peso del material que est sobre su fundacin. Los muros de contencin se comportan bsicamente como voladizos empotrados en su base. Designamos con el nombre de empuje, las acciones producidas por las masas que se consideran desprovistas de cohesin, como arenas, gravas, cemento, trigo, etc. En general los empujes son producidos por terrenos naturales, rellenos artificiales o materiales almacenados. Hasta finales del siglo XIX, se construan muros de mampostera y piedra, a partir del siglo XX se comenz a construir muros de concreto en masa y de concreto armado, desplazando en muy buena parte a los materiales anteriormente utilizados.Para proyectar muros de sostenimiento es necesario determinar la magnitud, direccin y punto de aplicacin de las presiones que el suelo ejercer sobre el muro. El proyecto de los muros de contencin consiste en: A-Seleccin del tipo de muro y dimensiones. B-Anlisis de la estabilidad del muro frente a las fuerzas que lo solicitan. En caso que la estructura seleccionada no sea satisfactoria, se modifican las dimensiones y se efectan nuevos clculos hasta lograr la estabilidad y resistencia segn las condiciones mnimas establecidas. C- Diseo de los elementos o partes del muro. El anlisis de la estructura contempla la determinacin de las fuerzas que actan por encima de la base de fundacin, tales como empuje de tierras, peso propio, peso de la tierra, cargas y sobrecargas con la finalidad de estudiar la estabilidad al volcamiento, deslizamiento, presiones de contacto suelo-muro y resistencia mnima requerida por los elementos que conforman el muro.

CONSIDERACIONES FUNDAMENTALES Un volumen de tierras, que suponemos sin cohesin alguna, derramado libremente sobre un plano horizontal, toma un perfil de equilibrio que nos define el ngulo de talud natural de las tierras o ngulo de friccin interna del suelo . Las partculas resbalan a lo largo del talud A-B, o talud natural de las tierras, que constituye la inclinacin lmite, ms all de la cual la partcula no puede mantenerse en equilibrio.

NORMAS TCNICAS COMPLEMENTARIAS PARA DISEO POR SISMO DEL DDFMuros de contencin:Los empujes que ejercen los rellenos sobre los muros de contencin, debidos a la accin de los sismos, se valuarn suponiendo que el muro y la zona de relleno por encima de la superficie crtica de deslizamiento se encuentran en equilibrio lmite bajo la accin de las fuerzas debidas a carga vertical y a una aceleracin horizontal igual a veces la gravedad. Podrn, asimismo, emplearse procedimientos diferentes siempre que sean previamente aprobados por la Administracin.Presin activa de tierra de CoulombLos clculos de la presin activa de tierra de Rankine se basan en la hiptesis de que el muro no tiene friccin. En 1776, Coulomb propuso una teora para calcular la presin lateral de la tierra sobre un muro de retencin con relleno de suelo granular, tomando en cuenta la friccin del muro. La teora de la presin activa de Coulomb se extiende para tomar en cuenta las fuerzas generadas por un sismo. Note que las fuerzas que actan sobre la cua de falla del suelo de la figura 8 son esencialmente las mismas que las mostradas en la figura 7, con la condicin de en las direcciones horizontal y vertical respectivamente; pueden definirse como:

HOJA DE DIRECTIVOS

DR. JAVIER SALDAA ALMAZANRECTOR DE LA UNIVERSIDAD AUTONOMA DE GUERRERO

M. EN C. EDGARDO SOLIS CARMONADIRECTOR DE LA UNIDAD ACADEMICA DE INGENIERIA

M. EN C. EMILIO CARRANZA MARTNEZCATEDRATICO DE LA MATERIA

HOJA DE ADVERTENCIA

ESTE TRABAJO FUE ELABORADO CON FINES ACADMICOS, Y PARTE DE LOS RESULTADOS, MEMORIAS DE CLCULO, SON DATOS FICTICIOS, POR LO QUE NO DEBERAN TOMARSE COMO REALES, CABE MENCIONAR QUE TODO LO EXPRESO AQU ES DE MI AUTORA Y NO ES DE NINGN MODO RESPONSABILIDAD DE LA ESCUELA A LA QUE PERTENEZCO, LA UNIVERSIDAD AUTNOMA DE GUERRERO.

HOJA DE JURADOS

M. EN C. EMILIO CARRNAZA MARTNEZ DIRECTOR DE LA INVESTIGACIN

M. EN C. EDGARDO SOLIS CARMONADIRECTOR DE LA UNIDAD ACADEMICA DE INGENIRIA

DEDICATORIA

Quiero dedicar este trabajo de investigacin a mi hermano Martin, por motivarme a hacer esta investigacin, por siempre mostrarme que cada da puedo ser mejor, y an que siempre hay algo por hacer para ser mejor.

AGRADECIMIENTOS

Quiero hacer una mencin especial a todos aquellos que hicieron posible la elaboracin de esta investigacin, a mis padres porque sin ellos nada de esto sera posible. Agradecer a mis amigos por siempre darme nuevas ideas cuando me estancaba. Agradezco a mi maestro por siempre ensearnos de la mejor manera, siempre cuidando que entendiramos por sobre todo el concepto de lo que hacamos, haciendo de la investigacin un constante descubrimiento capaz de sorprendernos tal como la primera vez.Cabe mencionar que agradezco a la universidad autnoma de guerrero, por darme esta oportunidad a m y a los compaeros en general.

INTRODUCCINEn ocasiones la topografa de ciertos lugares hace dificultosa la construccin de las viviendas y en general, en especial en las laderas, siendo an ms problemtico cuando se lotifica una zona as. No es raro encontrar gente viviendo en zonas de riesgo (ya sea cerca de un rio seco, hasta a las orillas de un talud). Esto puede dar lugar a problemticas tales como construcciones riesgosas ya sea por que corren el riesgo, de sufrir un deslave , perdiendo parte de sus cimientos, o bien siendo enterrados por el suelo dependiendo del lugar donde se encuentre la construccin. Muchas veces la forma de solucionar este tipo de problemas es estudiando las propiedades de dicho suelo, y luego haciendo una propuesta, ya sea una reduccin del Angulo del talud, hasta algo como el uso de un muro de retencin , todo en funcin de las necesidades y los costos. En este trabajo analizamos un caso en el cual esta comprometida la seguridad de dos viviendas por, y as mismo se propone una posible solucin al problema ,por medio de un muro de contencin.

ANTECEDENTESSe define como Muro de Contencin al elemento estructural dispuesto para mantener un empuje lateral de un material a granel cuyo plano de fractura corta el cruce entre el muro y la plantilla. LOS ELEMENTOS QUE INTERVIENE EN LA CONSTRUCCION DE LOS MUROS DE RETENCION: El Terreno de Cimentacin El material y el Relleno El Material de ConstruccinEn lo que refiere al terreno de cimentacin las propiedades relevantes son: Su resistencia, esfuerzo cortante, su compresibilidad y su permeabilidad.

La resistencia al esfuerzo cortante es la propiedad que determina la capacidad de carga del suelo. La comprensibilidad es indicativa de las posibilidades de asentamientos considerables. La permeabilidad se define por el coeficiente k (cm/seg) indispensable para la seleccin del filtro.

MATERIAL DE RELLENO.Las propiedades para que se tomen en cuenta para el diseo del muro son:El peso volumtrico y el ngulo de talud natural son factores de los cuales depende directamente la intensidad de empuje del material de relleno sobre el muro y es de importancia fundamental la permeabilidad del material para un adecuado funcionamiento del drenaje que elimina cualquier exceso de agua detrs del muro.Si la estructura carece de los elementos filtro y drenes, para eliminar cualquier acumulacin de agua se tendr que soportar adems del empuje de tierras un empuje de hdros.Las dimensiones del muro deben ser tales que proporcionen una resistencia capz de soportar las condiciones que intervienen en la estabilidad de un muro.Los muros de retencin de gravedad se construyen de concreto simple o con mampostera. Dependen de su propio peso y de cualquier suelo que descanse sobre la mampostera para su estabilidad.Los muros de retencin en voladizo estn construidos de concreto reforzado y constan de un tallo delgado y una losa de base. Este tipo de muros es econmico hasta una altura aproximada de 8 m.

Diseo de un muro de retencin convencional:Los muros de contencin tienen como finalidad resistir las presiones laterales empuje producido por el material retenido detrs de ellos, su estabilidad la deben fundamentalmente al peso propio y al peso del material que est sobre su fundacin. Los muros de contencin se comportan bsicamente como voladizos empotrados en su base. Designamos con el nombre de empuje, las acciones producidas por las masas que se consideran desprovistas de cohesin, como arenas, gravas, cemento, trigo, etc. En general los empujes son producidos por terrenos naturales, rellenos artificiales o materiales almacenados. Hasta finales del siglo XIX, se construan muros de mampostera y piedra, a partir del siglo XX se comenz a construir muros de concreto en masa y de concreto armado, desplazando en muy buena parte a los materiales anteriormente utilizados.Para proyectar muros de sostenimiento es necesario determinar la magnitud, direccin y punto de aplicacin de las presiones que el suelo ejercer sobre el muro. El proyecto de los muros de contencin consiste en: A-Seleccin del tipo de muro y dimensiones. B-Anlisis de la estabilidad del muro frente a las fuerzas que lo solicitan. En caso que la estructura seleccionada no sea satisfactoria, se modifican las dimensiones y se efectan nuevos clculos hasta lograr la estabilidad y resistencia segn las condiciones mnimas establecidas. C- Diseo de los elementos o partes del muro. El anlisis de la estructura contempla la determinacin de las fuerzas que actan por encima de la base de fundacin, tales como empuje de tierras, peso propio, peso de la tierra, cargas y sobrecargas con la finalidad de estudiar la estabilidad al volcamiento, deslizamiento, presiones de contacto suelo-muro y resistencia mnima requerida por los elementos que conforman el muro.

CONSIDERACIONES FUNDAMENTALES Un volumen de tierras, que suponemos sin cohesin alguna, derramado libremente sobre un plano horizontal, toma un perfil de equilibrio que nos define el ngulo de talud natural de las tierras o ngulo de friccin interna del suelo . Las partculas resbalan a lo largo del talud A-B, o talud natural de las tierras, que constituye la inclinacin lmite, ms all de la cual la partcula no puede mantenerse en equilibrio.

NORMAS TCNICAS COMPLEMENTARIAS PARA DISEO POR SISMO DEL DDFMuros de contencin:Los empujes que ejercen los rellenos sobre los muros de contencin, debidos a la accin de los sismos, se valuarn suponiendo que el muro y la zona de relleno por encima de la superficie crtica de deslizamiento se encuentran en equilibrio lmite bajo la accin de las fuerzas debidas a carga vertical y a una aceleracin horizontal igual a veces la gravedad. Podrn, asimismo, emplearse procedimientos diferentes siempre que sean previamente aprobados por la Administracin.Presin activa de tierra de CoulombLos clculos de la presin activa de tierra de Rankine se basan en la hiptesis de que el muro no tiene friccin. En 1776, Coulomb propuso una teora para calcular la presin lateral de la tierra sobre un muro de retencin con relleno de suelo granular, tomando en cuenta la friccin del muro. La teora de la presin activa de Coulomb se extiende para tomar en cuenta las fuerzas generadas por un sismo. Note que las fuerzas que actan sobre la cua de falla del suelo de la figura 8 son esencialmente las mismas que las mostradas en la figura 7, con la condicin de en las direcciones horizontal y vertical respectivamente; pueden definirse como:

Conclusiones Los resultados muestran que con un muro de retencin de concreto reforzado se puede dar seguridad a ambos predios, pues este es capaza de soportar la carga administrada tanto por el suelo como por la sobrecarga causada por la construccin existente en el predio superior. el muro sera armado con un concreto fc= 200 kg/cm2, con acero que posea un fy=4200 kg/cm2, el muro tendr