MUROS DE CONTENCION

Dr. LEONEL SUASACA PELINCOPROFESOR CAPIC-UANCV

Los muros de contención son estructuras , capaces de contener o soportar las presiones laterales o empujes de tierra generadas por terrenos generadas naturales o rellenos artificiales.

Muro de Berlín, 13 ago 1961. R.D.A.

Más de 144 Km

Muro Frontera México -Estados Unidos

595 Km+ 800 Km Barreras

Muro Frontera Israel -Palestina

638 Km8 m de altura de Concreto Armado

3 Millardosde $

INTRODUCCIÓNLos muros de contención son estructuras que proporcionan estabilidad al terreno natural u otro material cuando se modifica su talud natural. Se utiliza como soporte de rellenos, productos mineros y agua.Los tipos de muros de contención son:• Gravedad, utiliza su propio peso para estabilidad• Cantilever, de concreto reforzado, utiliza la acción de cantilever, para

retener el suelo• Contrafuerte, similar a cantilever, pero cuando el muro es alto o existen

altas presiones de tierra. El contrafuerte está sujeto a tensión• Apoyado, similar a contrafuerte, con apoyo en la parte delantera, trabaja a

compresión• Entramado, constituido por elementos prefabricados de concreto, metal o

madera• Semigravedad, muros intermedios entre gravedad y cantileverLos estribos de puentes son muros de contención con alas de extensión para sostener el relleno y proteger la erosión.Los muros de contención deben ser diseñados para resistir el volteo, deslizamiento y ser adecuados estructuralmente.

(a) Muros en gravedad de concreto simple, concreto siclopio o manposteria en piedra; (b) muros en voladizo o cantiliver; (c) Muros en voladizo o canteliver con contrafuertes; (d) muros en madera u otros elementos; (e) Muros en semi gravedad (con refuerzo minimo de acero); (f) estribo de puentes.

PROYECTO DE LOS MUROS DE CONTENCIÓN

• Seleccionar el tipo de Muro y sus dimensiones

• Análisis de la estabilidad del Muro

• Diseño de los elementos o partes de Muro

USO DE MUROS DE CONTENCION

(a) En laderas para estabilizar vias, (b) En elevación o corte de vias, (c) Estabilizar viviendas, (d) Canales de agua, (e) Proteger eroción (f) Estabilizacion de suelo o otros elementos, (g) En puentes.

TERMINOLOGÍA UTILIZADA

corona

Relleno

Base o cimentación

Pie de base

Talón de base

Pantalla

DIMENSIONAMIENTO DE MUROS DE CONTENCIÓN

El diseño se inicia con la selección de dimensiones tentativas, las cuales se analizan por requerimientos de estabilidad y estructurales, revisándose luego las dimensiones. Este un proceso de iteraciones sucesivas, que se optimiza a la fecha mediante programas de cómputo.• Muros Cantilever• Muros con Contrafuertes• Muros de Gravedad

Dimensiones tentativas en muros en voladizo o cantiléver

Dimensiones tentativas en muros con contrafuertes

Dimensiones tentativas en muros en gravedad

Diagrama de presiones debido al empuje

La presión es lateral al muro. Y tiene una resultante que actua a 1/3 de la altura del muro, y si tiene sobre carga la resultante actua a ½ de la altura del muro, lo cual es necesario conocer para determinar el momento actuante. Ka es el coeficiente de Rankine, y su peso especifico.

ESTABILIDAD DE MUROSSe debe proporcionar un adecuado factor de seguridad contra el deslizamiento. El empuje pasivo delante del muro puede omitirse si ocurrirá socavación.Se puede utilizar llaves en la cimentación para aumentar la estabilidad. La mejor localización es en el talón.

FSs

FSs ≥ 1.5-2.0

FS

FSv ≥ 1.5-2.0

Fuerzas actuantes en muros de contención

Para los muros de gravedad y cantilever se toman por ancho unitario. Para muros de contrafuerte se considera como unidad entre juntas o como unidad entre apoyos.

Fuerzas en muros en gravedad

(a) Coulomb; (b) Rankine

Fuerzas en muros en voladizo o cantiléver

(a) Fuerzas totales en muro; (b) fuerzas en la pantalla; (c) fuerzas en el pie; (d) fuerzas en el talon del muro nota: M1 + M2 + M3 ≅ 0.0.

Estabilización de muros con llaves

Reducción del análisis de muros con contrafuerte

CAPACIDAD PORTANTE ADMISIBLESe utiliza un adecuado factor de seguridad con la carga última, FS = 2.0 para suelo granular y FS=3.0 para suelo cohesivo.

qult = cNc dc ic + q Nq dq iq + ½ γ B Nγ dγ iγDonde:

i = factor de inclinaciónd = factor de profundidadB' = B - 2eV = fuerza verticalComponente horizontal de Pa

q = V ± Vec ≤ qa A I

(e ≤ L/6)

ASENTAMIENTOS

Los asentamientos en terreno granular se desarrollan durante la construcción del muro y el relleno.Los asentamientos en terreno cohesivo se desarrollan con la teoría de consolidación.La resultante debe mantenerse en el tercio central para mantener asentamiento uniforme y reducir la inclinación. La presión del terreno en el pie es el doble cuando la excentricidad de la resultante es L/6 como cuando la excentricidad es cero.

INCLINACIÓN

• Se necesita cierta inclinación para desarrollar el estado activo.

• Demasiada inclinación puede estar asociada a la falla de cimentación.

Fallas en muros de contención

DISEÑO DE MUROS DE GRAVEDAD Y SEMIGRAVEDAD

• El primer paso es seleccionar las dimensiones• Se calcula la presión lateral• Se calcula la estabilidad del muro, sin considerar el

empuje pasivo; FSv y FSs• Se localiza la resultante en la base y la excentricidad• Se calcula la presión actuante• Se verifica los esfuerzos de corte y flexión en el pie• Se verifica el esfuerzo de tracción a la mitad de la

altura

DISEÑO DE MUROS DE GRAVEDAD Y SEMIGRAVEDAD

JUNTAS EN MUROS• Juntas de Construcción• Juntas de Contracción• Juntas de Expansión

DRENAJE• Lloraderos• Drenes longitudinales• Relleno granular