MUROS EN INGENIERÍA.doc

8/17/2019 MUROS EN INGENIERÍA.doc

1/21

MUROS EN INGENIERÍA

Los muros son estructuras de ingeniería muy antiguas, que seutilizan para contener el terreno, ganar espacio en taludes o crear

niveles en el desarrollo de terrenos con pendiente.

Modernamente se ha establecido una diferencia entre los muros,hoy en día se habla de muros de gravedad, muros de concreto armado,muros de tierra armada y muros de gaviones armados. Los muros degravedad, losócamente trabajan aprovechando el peso de suestructura, como se muestra en la gura o. !

Figura No. 1

MURO DE GRAVEDAD

Mec"nicamente el peso # del muro aplicado en el centro degravedad de la estructura genera un momento estabilizante M$ % # & e,que debe ser mayor que el momento volcante provocado por el empujedel terreno que protege. $l cociente entre estos dos valores se conocecomo 'actor de (eguridad '(, universalmente se considera '( ) !.*,para que la estructura sea estable. Los muros de gravedad pueden serde concreto sin armar, de piedras en arreglos horizontales cementadas,de concreto ciclópeo o de gaviones.

Los muros de piedra en arreglos horizontales los encontramos enlas obras de arte de las viejas carreteras de principios del siglo + yconsistían en ordenados arreglos de rocas de forma prism"tica,

!

A B

e

W

E

ME

CENTROIMAGINARIO DEGIRO

MV

FS = M

M


2/21

colocadas horizontalmente e incipientemente cementadas con mezclasde cal y arcillas de sitio, o mezclas de suelos con cemento en períodosm"s recientes. $n las carreteras Maracay - cumare de la /osta, /horoní -Maracay y la /arretera vieja 0alencia-1uerto /abello, todavía podemosobservar estas rudimentarias, pero e&traordinarias obras del ingenio

humano.

La llegada masiva del concreto permitió la construcción de losmuros de concreto ciclópeo, que son estructuras donde se vacíaconcreto 2uido de baja resistencia y posteriormente se colocan piedrasbrutas dentro de la masa, estas piedras son cubiertas con una nuevacapa de concreto 2uido, que da como resultado una estructura de granresistencia 3ver gura o. !-a4.

Figura No. 1-A

PASOS EN LA CONSTRUCCIÓN DE UN MURO CICLÓPEO

Los muros de gaviones son una versión m"s moderna de la

ingeniería5 su avance ha sido vertiginoso en los 6ltimos a7os con eldesarrollo de las aleaciones de metales m"s resistentes al ambiente y eluso del pl"stico y el polipropileno de alta densidad.

$l concepto b"sico de un gavión es una cesta met"lica, armada enforma prism"tica de dimensiones generales ! & ! & + ó ! & ! & 85 el

+

Capa de concreto fluido

Rocas sobre la capa de concreto

Se agrega otra capa de concreto fluido


3/21

alambre puede venir recubierto con 10/, una vez armada la cesta serellena con rocas, b"sicamente prism"ticas densamente arregladas yprotegidas por tensores que mantienen la estructura a medida que sevan armando como se muestra en la gura o. +

Figura No. 2ESQUEMA DE UN GAVIÓN

$&isten condiciones b"sicas para el armado del gavión, laselección de la piedra y su colocación dentro de la cesta, en nuestrae&periencia en campo hemos podido observar asentamientos porreacomodo de la roca hasta 8 cm en una estructura de * metros dealtura.

9esde el punto de vista cl"sico, los gaviones se construyen seg6ndos tipos de arreglos: triangulares y piramidales, como se muestran enla gura o. 8

Figura No. 3 ARREGLO CLÁSICO DE LOS GAVIONES

8

2 M1 M

1 M

TENSOR A ROCA DE!E SER"RE#ERENTEMENTE"RISM$TICA %DENSAMENTEARREGADA

PIRAMIDAL TRIANGULAR TRIANGULAR


4/21

La selección de cada tipo de muro depende b"sicamente de los

siguientes factores:

• ;ipo de terreno de apoyo.

• ;ipo de suelo a contener.

• eot?cnico.

Los muros de piedra y los muros de concreto ciclópeo requieren unterreno de apoyo rme y no susceptible a sufrir asentamientos porconsolidación de las capas del suelo, esto es una condiciónindispensable.

@ecientemente en conversaciones con colegas de la rama de=ngeniería, se hacía referencia a la durabilidad de los muros de las

carreteras construidas en la ?poca de Auan 0icente >ómez, debido a estocomenzamos a observar estas obras y llegamos a las siguientesconclusiones:

Los muros de piedra y concreto ciclópeo de estas carreterassiempre se apoyaban sobre suelos muy duros y resistentes en sumayoría rocas que a2oran en la /ordillera. Los sistemas de drenaje delos muros son rudimentarios pero ecientes5 la mayoría de las carreterasson de monta7a con vegetación e&uberante y con abundantesenredaderas par"sitas que se han convertido en factor estabilizante de

la estructura, en la actualidad tratamos con mayor tecnología imitar lasbondades de estas obras practicando lo que llamamos bioingeniería.

$n nuestra carreteras llaneras, al sur de los estados Bragua,>u"rico, /ojedes, al norte del estado 'alcón, la presencia de suelosarcillosos, algunos de car"cter e&pansivo han destruido estas mismas

C


5/21

estructuras, lo que habla claramente de la importancia de la calidad delterreno de apoyo.

$stas ense7anzas de los =ngenieros viejos nos dicen que sólo se

deben construir muros de piedra y muros de concreto ciclópeo cuandoest" garantizada una base de apoyo muy rme. 3 0er 'igura o.C4

Figura No. 4CONDICIÓN IDEAL PARA APO!AR

UN MURO DE PIEDRA O CICLÓPEO

Los muros de gaviones son conceptualmente muros 2e&ibles, ?stosmuros permiten ciertos asentamientos del terreno de apoyo, que son

absorbidos por su 2e&ibilidad. B diferencia del muro ciclópeo mostradoen la gura o. C, que b"sicamente forma parte de la estructura de lacalzada de la vía, los muros de gaviones en arreglos tradicionales debenmantener una zona de seguridad o protección con la zona afectada porel tr"co automotor como se muestra en la gura o. *. $sta situaciónha quedado demostrada en muchas e&periencias en la vialidad de losestados Bragua y /arabobo.

Figura No. 5CONDICIÓN PARA LA UTILI"ACIÓN

DE MUROS DE GAVIONES

*

REENO DE MATERIA GRAN&AR

MACI'O ROCOSOGRANITICO

CORDIERA DE A COSTA

DRENA(ES )ORI'ONTAESDE TI"O !AR!ACANAS

M&RO DECONCRETOCIC*"EO

M&RO EM"OTRADOEN A ROCA


6/21

Selo #e $on%&ene el Mro

tro factor importante que debemos considerar es el suelo quecontiene el muro, los suelos granulares y los macizos rocososfracturados o meteorizados generalmente son permeables. Los suelosgranulares deben su permeabilidad a la gran cantidad de intersticiosentre su estructura granular y las rocas fracturadas y meteorizadas a lasdiscontinuidades que provocan las diaclasas, fracturas y suras.

/uando se construyen muros para contener este tipo de suelos y

rocas, generalmente no hay movimiento de materiales nos por lacirculación del agua a trav?s de los vacíos del suelo.

(in embargo, cuando tenemos suelos de grano no como arcillas ylimos, el 2ujo del agua del suelo provoca el lavado de nos y laformación de canales que llamamos com6nmente tubicaciones y sonlas responsables de la destrucción de muchas obras de arte en lascarreteras nacionales, en la gura o. D se ilustra el problema.

Figura No. 6

D

S&EO RESID&AARCIO+IMOSO

'ONA DE "ROTECCI NENTRE A ,-A % AESTR&CT&RA DEGA,I*N

#&GA DE #INOS "OR OSDRENA(ES DE M&RO

S&EOS IMO+ARCIOSOS #INOSCON #&(O DE AG&A

S&!TERRANEA

)&NDIMIENTO% ROT&RA DE"A,IMENTO

SOCA,ACI*N ENA !ASE DEM&RO

#&GA DE #INOS MA%OR "OR OS ,ACIOSENTRE AS ROCAS

S&EOS ARCIO IMCON #&(O DE AG

)&NDIMIENTODETR$S DE A!ASE DE GA,I*N

LINEA DE FALLA

SOCA,ACI*N %)&NDIMIENTO EN A!ASE DE GA,ION

#AA EN E !ORDEDE "A,IMENTO


7/21

Eay un detalle importante de mencionar a las nuevasgeneraciones, ya que constantemente oímos hablar de las virtudes de la=ngeniería de principios de siglo y es que: FEan visto ustedes obras deingeniería vieja en suelos e&pansivos o dispersivosG, FEan perduradoestas obras en los caminos y carreteras afectadas por este tipo de

suelosG. La e&periencia del autor es que e&iste muy poca evidencia de?&ito de los =ngenieros de principio de siglo al tratar con suelos decomplejo comportamiento5 por el contrario muchas obras de ingenieríaconstruidas en ciudades como /oro y 0alle de la 1ascua han tenido queser reforzadas con t?cnicas modernas de recalce de fundaciones.

U'&$a$&(n y Cal&dad de los Ma%er&ales


8/21

Figura No. "TENDENCIA A ROTACIÓN DEL GAVIÓN

$ste efecto de rotación es contrarrestado con el peso propio del

gavión I1J que provoca un momento de estabilización en sentidocontrario al momento de giro, de donde resulta que la estabilidad alvolcamiento ser":

9onde:

$v % $stabilidad al volcamiento, su valor debe ser mayor de !.*

∑Me % (umatoria de los momentos estabilizantes∑Mv % (umatoria de los momentos de volcamiento o momento de

giros.

Ev tambi?n es llamado Fs.

La razón por la cual la estabilidad de un gavión depende de supeso propio lo hace un IM@B0$9B9J.

B.- Estabilidad al deslizamiento: la estabilidad al deslizamiento deun gavión se mide por la tendencia al desplazamiento horizontal de laestructura cuando sobre ?l act6an los componentes horizontales delmovimiento como se muestra en al gura o. K.

Figura No. #TENDENCIA AL DESLI"AMIENTO DEL GAVIÓN

K

E$ % M&'1( M$

C“P”

E

Peso )ra*&%a$&onaldel )a*&(n

Resl%an%edel emp+edel %erreno

D&re$$&(ndel

momen%ode )&ro

D&re$$&(n del momen%oes%a'&l&,an%e

E

R

Figura No.#-A

E

R

FiguraNo. #-)

Ep


9/21

/uando el gavión no esta empotrado en suelo 3gura o. K-B4, elempuje horizontal 3$4 producido por el terreno, solo tiene una fuerzaresistente 3@4 que corresponde al roce entre la estructura y el terreno.

1or esta razón es conveniente empotrar el gavión por lo menos .*metros, dentro del terreno natural, donde se produce una nueva fuerzaresistente 3$p4 que es función del empuje pasivo del suelo 3gura o. K-4.

$ntonces la estabilidad al deslizamiento se podr" estimar como:

9onde:

$d % $stabilidad al deslizamiento cuyo valor debe ser mayor de!.*

'd % 'uerzas deslizantes 3empuje activo4'r % 'uerzas resistentes 3empuje pasivo y fuerza de roca4

C.- Estabilidad al hundimiento: resulta de e&aminar la capacidadadmisible de carga del suelo y compararla con el peso propio de laestructura dividido entre el "rea de la estructura como se muestra en la

gura o. .

Figura No. *ESTA-ILIDAD AL .UNDIMIENTO DE UN GAVIÓN

E+ % F+'2( Fr

P$ / P0A

Qadm

P


10/21

$l valor 1c que signica presión de contacto, se obtiene de dividirel peso de la estructura o sección de la estructura 314, entre el "rea 3B4sobre la cual act6a, obteniendo un esfuerzo en toneladasNmetros+.

9onde:

$h % $stabilidad al hundimiento 3cuyo valor debe ser mayor de84

Oadm % /apacidad admisible de carga del suelo obtenido por elcriterio de ;erzaghi y e&presado en ;Nm+

1c % 1resión de contacto, peso de la estructura sobre su "rea

$l cumplimiento de las tres condiciones de estabilidad no escondición sine qua non de que el muro no falle, e&isten factores e&ternosque a6n el dise7o cumpliendo la condición de estabilidad pueden llevaral muro a una falla prematura dependiendo del tipo de suelo que sequiera proteger.

En los suelos arenosos: los gaviones generalmente fallan porsocavación de la base cuando se utilizan para proteger las riveras de losríos o pendientes de suelos arenosos con abundante 2ujo de agua, como

se muestra en la gura o. !.

Figura No. 1,

!

E % a+/'3( 0

Figura No.1,-A

So$a*a$&(n por s'&da o 'a+ada

del n&*el del a)a del r1o2#e'rada o al$an%ar&lla

Figura No.1,-)

So$a*a$&(n por &n3l%ra$&(n dea)a en selos arenosos


11/21

En los suelos arcillosos: los gaviones fallan por erosión yformación de tubicaciones con p?rdidas de nos, como se muestra enla gura o. !!.

Figura No. 11

!!

Figura No. 11-A

4orma$&(n de *a$1os por eros&(n

Figura No. 11-)

4orma$&(n de %'&3$a$&onesen selos ar$&llosos y

d&spers&*os


12/21

En los suelos estratifcados: los gaviones pueden fallar por

asentamientos por consolidación de estratos compresibles por debajodel suelo de apoyo como se muestra en la gura o. !+.

Figura No. 12-A 0&r

Figura No. 12-) Fr&&

5C(mo $orre)&r es%as 6allas no &mp%a'les d&re$%amen%e al an7l&s&s dees%a'&l&dad del )a*&(n8

!+

$strato /ompresible

Bsentamiento en elcentro

$strato /ompresible


13/21

Las fallas por socavación en la base, como es el caso de lomostrado en la gura o. !, normalmente se corrigen logrando unempotramiento dentro del terreno5 este empotramiento puede perderse

por subidas o bajadas del nivel fre"tico, pendiente fuerte u otros. 1oresta razón todo gavión debe tener una base de apoyo. $sta basenormalmente es grava gruesa o piedra picada, de manera tal quetransmita los esfuerzos al suelo, manteniendo una relacióngranulom?trica con el terreno de apoyo, en muchos casos es necesariola colocación de dos materiales cuando el suelo de apoyo es una arcillamuy na, como se muestra en la gura o. !8.

Figura No. 13

Las fallas por tubicación y erosión que ocurren generalmentedetr"s del tubo de gaviones, se producen por lavado o dispersión denos.

$l primer caso, el lavado, produce formación de c"rcavas ytubicaciones que no son m"s que canales dentro del terreno por dondecircula el agua, estos se van ensanchando en relación directa con la

!8

;erreno naturalareno-arcilloso

'iltro de arenaespesor de !.

a +. cm

ase de gravagruesa o piedrapicada de !*. a

+*. cm


14/21

velocidad de inltración del agua que a su vez es función del gradientehidr"ulico.

La dispersión es la propiedad que tiene el suelo de deshacersebajo efectos del agua y se debe generalmente a la presencia del sodio

en el suelo. (e requiere un ensayo de laboratorio muy sosticadollamado I1in Eole ;estJ sin embargo de manera e&peditiva se pudedeterminar en campo utilizando un sencillo pero muy pr"ctico ensayoconocido como el I/roPn ;estJ5 este ensayo consiste en tomar un terróndel suelo y colocarlo en un vaso de vidrio con agua destilada, si elterreno se desmorona y forma una nube de lodo, estamos en presenciade un suelo dispersivo5 para corregir estos problemas los muros degaviones deben dotarse de un ltro entre la pared del muro y el suelo aproteger.

$ste ltro debe mantener la relación granulom?trica recomendada

por ;erzaghi que dice:

eote&til del tipo!K grsNm+ ó ! t. $ste tipo de membrana, permite el paso delagua y retiene los nos evitando la erosión y formación detubicaciones.

$n caso donde la granulometría del terreno a proteger es m"sgruesa se pueden utilizar geomallas que son protectoras de erosióncomo se muestran en la gura o. !C.

Figura No. 14TIPOS DE GEOMALLAS

!C

9!*

3'iltro4

9K*

3(uelo4


15/21

$l dise7o nal de un muro de gaviones cl"sico tendr" lossiguientes elementos, como se muestra en la gura o. !*.

Figura No. 15DISE9O DE UN MURO DE GAVIONES CLÁSICOS

!C"#CA$ %&'E("A$ )#*#+A"'& ,AV#&"E$

%uros de aviones armados: los muros de gaviones armados,tambi?n llamados I;errameshJ, resultan de la combinación de dostecnologías diferentes, que son: los gaviones cl"sicos y la tecnología dela tierra armada.

9e los gaviones cl"sicos ya hemos abordado el tema en el capituloanterior. La tierra armada consiste en conchas de concretomachihembradas con 2ejes como muestran en la gura o. !D

Figura No. 16ELEMENTOS DE LA TIERRA ARMADA

!*

ase utilizando uno o dos

materiales de acuerdo al suelo

$mpotramiento mínimo.* m

'iltro granulom?trico outilizar membranas


16/21


17/21

9e la combinación de estas tecnologías, se obtienen los muros degaviones armados, estos gaviones adem"s de la cesta cl"sica, tienen

una malla que hace las funciones de los 2ejes de acero galvanizadocomo se muestran en la gura o. !K

Figura No. 1#ESQUEMA DE UN MURO DE GAVIÓN ARMADO

!H

(uelo arenosocompactado 'leje de acero

galvanizado

$lemento deconcreto

machihembrado

E

.H E

Figura No. 1"-)Mro de . me%ros

$on$l&do

!.m

!.m

8.m

L % .HE


18/21

$stos muros, a diferencia de la tierra armada, son de menorimpacto ambiental, en muchos casos la materia prima se encuentra enel lugar de la obra. /on la granulometría apropiada pueden sembrase yconvertirse en jardines escalonados.

$stos muros no requieren de barbacanas porque sonlosócamente un elemento de drenaje natural.

B diferencia de la tierra armada, los gaviones armados requierenmenor mano de obra especializada y equipos de compactación m"sligeros.

Los muros de gaviones armados se utilizan como muros desostenimiento de taludes 3gura o. !4, reconstrucción en media laderadespu?s de deslizamientos de tierra 3gura o. +4 o como elementosde control de erosión en pendientes.

Figura No. 1*MUROS DE GAVIONES ARMADOS EN TALUDES

!K


19/21

Figura No. 2,RECONSTRUCCIÓN DE MEDIA LADERA

1ara nalizar, se describen las bondades de un gavión:

!. $s un muro de contención+. $s de poco impacto ambiental8. 1ueden dise7arse para que la naturaleza lo asimileC. $s 2e&ible*. $s pr"cticoD. $s económico

!


20/21

H. (e ejecuta donde las condiciones no permiten otro tipo deestructura.

K. 1ermiten la combinación con t?cnicas modernas con geote&tiles ogeomallas.

LAS 0LAN!AS 7 LA INGENIERÍA

(i entendemos el lenguaje de las plantas podremos mejorarnuestras obras de ingeniería, por el contrario un desconocimiento totalde las principales características podr" convertir una bella planta en unenemigo insospechado.


21/21

$n nuestra e&periencia pr"ctica, hemos podido comprobar lapenetración de raíces !+. metros dentro de una estructura 3/olegio La/oncepción de Maracay4.

MUROS EN INGENIERÍA.doc

Documents

Transcript of MUROS EN INGENIERÍA.doc