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<strong>PUENTES</strong><br />
Rafael A. Torres B.
Análisis y Diseño<br />
de<br />
Muros de Contención<br />
de<br />
Concreto Armado<br />
Rafael Ángel Torres Belandria
Muro de Berlín, 13 ago 1961.<br />
R.D.A.<br />
Más de 144 Km
Muro Frontera<br />
México - Estados Unidos<br />
595 Km + 800 Km Barreras
Muro Frontera<br />
Israel - Palestina<br />
638 Km<br />
8 m de altura de Concreto Armado<br />
3 Millardos de $
Puede definirse como muros de<br />
contención, , a las estructuras<br />
capaces de contener o soportar las<br />
presiones laterales o empujes de<br />
tierra generadas por terrenos<br />
naturales o rellenos artificiales.
El proyecto de los Muros de<br />
Contención n contempla:<br />
• Seleccionar el tipo de Muro y sus dimensiones<br />
• Análisis de la estabilidad del Muro<br />
• Diseño de los elementos o partes de Muro
Fuerzas que origina una partícula sobre<br />
un talud natural de tierra<br />
B<br />
f.P. COS φ<br />
P.SEN φ<br />
A<br />
φ<br />
φ<br />
P<br />
P. COS φ<br />
p<br />
⋅<br />
Sen<br />
( ⋅ )<br />
φ = f p Cosφ<br />
f = Tanφ
C<br />
Muro de<br />
Contención<br />
φ<br />
A<br />
B
Valores de φ y γ para diferentes tipos de suelos<br />
Clase de Material<br />
φ ( º )<br />
(T/m3)<br />
Tierra de terraplenes, seca 35 a 40 1.400<br />
Tierra de terraplenes, húmeda 45 1.600<br />
Tierra de terraplenes, saturada 27 1.800<br />
Arena seca 35 1.600<br />
Arena húmeda 40 1.800<br />
Arena saturada 25 2.000<br />
Gravilla seca 35 a 40 1.850<br />
Gravilla húmeda 25 1.860<br />
Grava de cantos vivos 45 1.800<br />
Cantos rodados 30 1.800<br />
γ
CLASIFICACION DE LA<br />
PRESION DE TIERRA<br />
1. Presión Estática<br />
2. Presión Forzada<br />
3. Incremento de presión Dinámica<br />
por efectos sísmicos
PRESION ESTATICA<br />
Estos empujes estan fuertemente<br />
condicionados a la deformabilidad del Muro<br />
1. Empuje de Reposo<br />
2. Empuje Activo<br />
En ambos casos la tierra empuja al muro
EMPUJE DE REPOSO<br />
C<br />
Muro de Contención<br />
Rígido y sin<br />
Desplazamiento<br />
Empuje de Reposo<br />
A<br />
B
EMPUJE ACTIVO<br />
Muro de<br />
Contención<br />
C'<br />
C<br />
Empuje Activo<br />
A'<br />
A<br />
B'<br />
B
Muro de<br />
Contención<br />
C'<br />
C<br />
Empuje = 0<br />
A ' A B’<br />
B
PRESION FORZADA<br />
• Empuje de Pasivo<br />
En este caso el muro empuja en dirección<br />
horizontal contra la tierra
EMPUJE PASIVO<br />
Muro de<br />
Contención<br />
C<br />
C´<br />
Empuje Pasivo<br />
A<br />
A´ B B´
TIPOS DE MUROS DE<br />
CONTENCIÓN
MUROS DE GRAVEDAD<br />
Son estructuras donde el peso propio es<br />
responsable por soportar el empuje del macizo<br />
a contener.<br />
MAMPOSTERIA DE PIEDRA<br />
CONCRETO CICLOPEO<br />
GAVIONES
MUROS DE MAMPOSTERIA DE PIEDRA
MUROS DE CONCRETO CICLOPEO:<br />
40 % Piedra+60 % Concreto
MUROS DE CONCRETO CICLOPEO:<br />
Son sensibles a los asentamientos
GAVIONES
GAVIONES : Flexibilidad<br />
Se deforman sin perder funcionalidad
GAVIONES : Permeabilidad<br />
Son estructuras altamente permeables, lo<br />
que impide que se generen presiones<br />
hidrostáticas.<br />
ticas.
GAVIONES : Durabilidad<br />
EL ALAMBRE: de acero con bajo contenido de carbono,<br />
revestido con GALMAC (aleación n zinc /aluminio) y<br />
recubierto con PVC.<br />
ALAMBRE BCC<br />
GALMAC<br />
PVC
GAVIONES REVESTIDOS:<br />
Pierden Flexibilidad y son sensibles a<br />
los asentamientos
TABLESTACADOS<br />
MURO PANTALLA
Tablestacas<br />
HOESCH
Muros<br />
Prefabricados
Pantallas o Muros Anclados
Geomallas
Tierra Armada ( 1969)
Estribos de Tierra Armada
Estribos de Tierra Armada
TERRAMESH SYSTEM<br />
Maccaferri 1979
Madera
Reciclaje de Cauchos
Geomuros:<br />
Elementos de concreto armado entramado
MUROS EN VOLADIZO DE<br />
CONCRETO ARMADO<br />
Están n básicamente b<br />
compuestos por dos losas<br />
de concreto dispuestas en forma de "L" o "T "<br />
invertida de concreto armado.
Muro de Contención en voladizo<br />
Corona<br />
Relleno de material<br />
granular<br />
Pantalla<br />
Zapata<br />
Sub-drenaje<br />
Puntera<br />
Talón
Muros con<br />
contrafuertes<br />
Pantalla<br />
Corona<br />
Contrafuertes
Profundidad de Fundación:<br />
n: D f<br />
AASTHO 96:<br />
Suelos Sólidos, Sanos y Seguros<br />
D f ≥ 60 cm (2 pies)<br />
D f<br />
Otros casos y suelos inclinados<br />
D f ≥ 120 cm (4 pies)<br />
Fundar a mayores profundidades donde los estratos<br />
de suelo tengan capacidad de soporte adecuada,<br />
evitando arcillas expansivas y suelos licuables
Drenajes : Dren de Pie<br />
> 30 cm<br />
Dren de<br />
Grava<br />
Tubo de drenaje<br />
de pie
Drenajes: Barbacanas<br />
Tubo de drenaje<br />
Barbacanas<br />
Diámetro 4"<br />
cada 2 m²<br />
Dren de Grava
Juntas de Construcción<br />
Juntas de<br />
Construcción<br />
Junta de<br />
Construcción
Juntas de Dilatación<br />
Juntas de<br />
Dilatación<br />
J > 2,5 cm<br />
L< 25 m<br />
J = α ⋅ Δt<br />
⋅ L ≥ 2, 5<br />
cm
ESTABILIDAD<br />
El análisis de la estructura contempla la<br />
determinación de las fuerzas que actúan por<br />
encima de la base de fundación, tales como<br />
empuje de tierra, peso propio, peso de la tierra<br />
de relleno, cargas y sobrecargas con la finalidad<br />
de estudiar la estabilidad del muro de<br />
contención.
ESTABILIDAD<br />
Para garantizar la estabilidad se debe verificar:<br />
• Seguridad al Volcamiento<br />
• Seguridad al Deslizamiento<br />
• Presiones de Contacto<br />
• Seguridad adecuada de los elementos que<br />
conforman el Muro (Corte y Momento)<br />
• Estabilidad Global
ESTABILIDAD<br />
Estabilidad Global<br />
Presiones de<br />
Contacto<br />
Deslizamiento<br />
Volcamiento<br />
Seguridad de<br />
los Elementos<br />
del Muro
EMPUJE DE TIERRAS<br />
Empuje Pasivo<br />
Empuje en Reposo<br />
Empuje Activo<br />
Deformaciones
Métodos para estudiar la Estabilidad<br />
•Método de los Esfuerzos Admisibles<br />
R ≤ R =<br />
s adm<br />
R<br />
n<br />
F.S.<br />
•Método del Estado Límite L<br />
de Agotamiento Resistente<br />
R ≤ Φ ⋅ R<br />
u n
Factores de Reducción n de Resistencia Ф<br />
Tipo de Solicitación<br />
Ф<br />
Flexión sin carga axial<br />
0,90<br />
Flexión en Ménsulas<br />
0,75<br />
Tracción axial 0,90<br />
Corte y Torsión 0,75<br />
Aplastamiento del concreto 0,65<br />
Flexión de concreto sin armar 0,55<br />
Compresión axial con o sin flexión:<br />
Columnas zunchadas<br />
Columnas con estribos<br />
0,70<br />
0,65
Método de los Esfuerzos Admisibles<br />
Seguridad al Volcamiento<br />
FS<br />
v<br />
=<br />
M<br />
M<br />
e<br />
v<br />
≥1,5<br />
Seguridad al Deslizamiento<br />
FS<br />
d<br />
=<br />
F<br />
E<br />
r<br />
h<br />
≥1,5<br />
Presiones de Contacto<br />
σ<br />
adm<br />
≤<br />
FS<br />
q<br />
ult<br />
cap.<br />
portante
Seguridad al Volcamiento<br />
c<br />
H<br />
2<br />
3<br />
ψ<br />
4<br />
H-e<br />
Df<br />
o<br />
1<br />
e<br />
P<br />
F<br />
T<br />
FS<br />
v<br />
=<br />
M<br />
M<br />
e<br />
v<br />
≥1,5
Seguridad al Deslizamiento<br />
H<br />
c<br />
Rv<br />
H-e<br />
FS<br />
d<br />
=<br />
F<br />
E<br />
r<br />
h<br />
≥1,5<br />
Df<br />
o<br />
e<br />
μ = tanδ<br />
P<br />
F<br />
T<br />
r<br />
B<br />
( ) R E c B E<br />
v a v<br />
p<br />
F = μ + + ' ⋅ +<br />
δ<br />
⎛ 2 ⎞<br />
= ⎜ φ ⎟<br />
⎝ 3 ⎠<br />
( 0,5 a 0, ) ⋅ c<br />
c'<br />
= 7
Presiones de Contacto<br />
e x < B / 6<br />
σ<br />
σ max<br />
adm<br />
=<br />
≤<br />
R<br />
B<br />
FS<br />
q<br />
ult<br />
cap.portante<br />
⎛<br />
⎜1±<br />
⎝<br />
v<br />
6<br />
⋅e<br />
B<br />
x<br />
⎞<br />
⎟<br />
⎠<br />
D f<br />
σ max<br />
X r<br />
R v<br />
e x<br />
B<br />
B/2<br />
σ min<br />
X<br />
e<br />
x<br />
r<br />
=<br />
M<br />
e<br />
−<br />
R<br />
v<br />
M<br />
⎛ B<br />
= ⎜ − X<br />
r<br />
⎝ 2<br />
v<br />
⎞<br />
⎟<br />
⎠
Presiones de Contacto<br />
B / 6 ≤ e x x ≤ > L B/6 / 2<br />
σ<br />
adm<br />
≤<br />
FS<br />
q<br />
ult<br />
cap.portante<br />
B ’ = 3 (B / 2 - e x )<br />
σ max<br />
R v<br />
B’<br />
σ min = 0<br />
σ max<br />
=<br />
2⋅<br />
⎛ B<br />
3⋅⎜<br />
⎝ 2<br />
R<br />
−<br />
v<br />
e<br />
x<br />
⎞<br />
⎟<br />
⎠<br />
σ min = 0<br />
B ’/ 3<br />
e x<br />
B / 2
Estado<br />
Límite de<br />
Agotamiento<br />
Resistente<br />
1753-2006 (TABLA 9.3) Capitulo 9<br />
1756-2001 (TABLA 11.1) Capitulo 11<br />
U = 1, 4CP<br />
CP = Carga Permanente o Muerta<br />
CV = Carga Variable o Viva<br />
CE = Efecto Estático del Empuje de Tierra<br />
ED = Efecto Dinámico del Empuje de Tierra<br />
S = Carga Sísmica<br />
U = 1 ,2CP<br />
+ 1, 6CV<br />
U = 1 ,2CP<br />
+ 1,6CV<br />
+ 1, 6CE<br />
U = 0 ,90CP<br />
± 1, 6CE<br />
U = 1, 1CP<br />
+ CV ± ED ±<br />
U = 0, 90CP<br />
± ED ±<br />
S<br />
S
Método del Estado Límite L<br />
de<br />
Agotamiento Resistente<br />
Seguridad al Volcamiento<br />
∑<br />
M ≤ 0, 70<br />
u<br />
∑<br />
M<br />
n<br />
Seguridad al Deslizamiento<br />
V<br />
u<br />
≤<br />
0,80⋅<br />
( μ⋅N<br />
+ c⋅A)<br />
u<br />
Presiones de Contacto<br />
q ≤ 0, 6 ⋅ q<br />
u ult
VERIFICACION DE LA RESISTENCIA<br />
DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES<br />
Por :<br />
•Flexión<br />
•Corte
Elementos de Concreto: : Flexión<br />
Flexión en Vigas: equilibrio de fuerzas con Diagrama de Whitney<br />
d<br />
c<br />
As<br />
b<br />
a<br />
E.N.<br />
0,85 . f’c<br />
z<br />
C = 0,85 . f’c . b . a<br />
T = As . Fy<br />
A<br />
s<br />
=<br />
ñ ⋅ d<br />
−<br />
( ñ ⋅ d )<br />
2<br />
−<br />
2 ⋅ M<br />
Φ ⋅<br />
u<br />
F<br />
⋅ ñ<br />
y<br />
ñ<br />
=<br />
0,85⋅<br />
f<br />
F<br />
y<br />
'<br />
c<br />
⋅b
Características del Ambiente<br />
Concreto colado en contacto con el suelo y<br />
permanentemente expuesto a él<br />
Concreto expuesto al suelo o a la acción del clima:<br />
Varillas del # 6 al 18<br />
Varillas del # 5 o 1 y menores<br />
Concreto no expuesto a la acción del clima ni en<br />
contacto con el suelo:<br />
Losas, Muros, Nervaduras:<br />
Varillas del # 14 al 18<br />
Varillas del # 11 o menores<br />
Vigas, columnas<br />
Refuerzo principal, estribos y espirales<br />
Recubrimiento<br />
neto mínimo<br />
r (cm)<br />
7,5<br />
5<br />
4<br />
4<br />
2<br />
4
Verificación de la Resistencia de los<br />
Elementos Estructurales<br />
Por Flexión:<br />
Zona no Sísmica<br />
Φ ⋅<br />
M<br />
≥<br />
n<br />
M u<br />
Zona Sísmica<br />
d<br />
≥<br />
M<br />
M<br />
u<br />
u<br />
d ≥<br />
0,263⋅<br />
Φ ⋅ f ' ⋅b<br />
0,189⋅Φ ⋅ f ' ⋅b<br />
c<br />
Espesor Total = d+ r<br />
c
Verificación de la Resistencia de los<br />
Elementos Estructurales<br />
Por Corte:<br />
Φ ⋅V ≥<br />
n<br />
V<br />
u<br />
V = V + V = V V = 0,53⋅<br />
f ' ⋅ b ⋅ d<br />
n<br />
c<br />
s<br />
c<br />
c<br />
c<br />
w<br />
d<br />
≥<br />
V<br />
Φ ⋅0,53⋅<br />
u<br />
f<br />
'<br />
c<br />
⋅b<br />
w<br />
Espesor Total = d+ r
INCUMPLIMIENTO DE<br />
LAS CONDICIONES DE<br />
ESTABILIDAD
En caso de no cumplir con la<br />
estabilidad al volcamiento y/o con las<br />
presiones de contacto, se debe<br />
redimensionar el muro, aumentando<br />
el tamaño de la base.
Si no se cumple con la estabilidad al<br />
deslizamiento, debe modificarse el proyecto del<br />
muro, para ello hay varias alternativas:<br />
1.Colocar dentellón o diente que se incruste en el<br />
suelo, de tal manera que la fricción suelo–muro<br />
cambie en parte por fricción suelo-suelo,<br />
generando empuje pasivo frente al dentellón.<br />
2.Aumentar el tamaño de la base, para de esta<br />
manera incrementar el peso del muro y la fricción<br />
suelo de fundación–muro.
Dentellón en la Base<br />
Ep<br />
Dentellón o diente en base<br />
Fricción suelo-suelo<br />
Fricción suelo-muro
EVALUACION DEL<br />
EMPUJE DE TIERRAS
Empuje de Tierras<br />
Método del fluído Equivalente<br />
E<br />
=<br />
⎛ 1<br />
⎜ γ H<br />
⎝ 2<br />
σ<br />
K = h<br />
σ<br />
v<br />
2<br />
⎟ ⎠<br />
⎞<br />
K
CLASIFICACION DE LA<br />
PRESION DE TIERRA<br />
1. Presión Estática<br />
2. Presión Forzada<br />
3. Incremento de presión Dinámica<br />
por efectos sísmicos
PRESION ESTATICA<br />
Estos empujes estan fuertemente<br />
condicionados a la deformabilidad del Muro<br />
1. Empuje de Reposo<br />
2. Empuje Activo<br />
En ambos casos la tierra empuja al muro
Empuje de Reposo<br />
H<br />
Eo<br />
H/3<br />
K = 1− Sen φ<br />
0<br />
E<br />
0<br />
⎛ 1<br />
= ⎜ γ H<br />
⎝ 2<br />
2<br />
⎟ ⎠<br />
⎞<br />
K<br />
0<br />
K 0<br />
ν<br />
= 1−<br />
ν
Empuje de Reposo<br />
Y<br />
Z<br />
z<br />
σ y<br />
σ z<br />
σ x<br />
X<br />
{ σ − ν ( σ σ )}<br />
1<br />
ε<br />
x<br />
=<br />
x y+<br />
E<br />
{ σ − ν ( σ σ )}<br />
1<br />
ε<br />
y<br />
=<br />
y x<br />
+<br />
E<br />
{ σ − ν ( σ σ )}<br />
1<br />
ε<br />
z<br />
=<br />
z x<br />
+<br />
E<br />
z<br />
z<br />
y<br />
σ z<br />
= −γ z<br />
εx = εy<br />
= 0<br />
σ<br />
x<br />
=<br />
σ<br />
y<br />
=<br />
⎛ ν ⎞<br />
⎜ ⎟<br />
⎝1−<br />
ν ⎠<br />
σ<br />
z<br />
K 0<br />
=<br />
ν<br />
1 −<br />
ν
Módulo de Poisson aproximado para<br />
diferentes tipos de suelos<br />
Tipo de Suelo<br />
ν<br />
Arena Suelta 0,20 a 0,35<br />
Arena Densa 0,30 a 0,40<br />
Arena Fina 0,25<br />
Arena Gruesa 0,15<br />
Arcilla Arenosa 0,20 a 0,35<br />
Arcilla Húmeda 0,10 a 0,30<br />
Arcilla Saturada 0,45 a 0,50<br />
Limo 0,30 a 0,35<br />
Limo Saturado 0,45 a 0,50
Valores de K 0 para varios tipos de suelos<br />
Tipo de Suelo<br />
Ko<br />
Arena Suelta 0.4<br />
Arena Densa 0.6<br />
Arena Compactada en Capas 0.8<br />
Arcilla Blanda 0.6<br />
Arcilla Dura 0.5
Empuje de Activo<br />
β<br />
H<br />
ψ<br />
Ea<br />
H/3<br />
⎛ 1 ⎞<br />
E = ⎜ γ H<br />
2<br />
⎟ K<br />
a a<br />
⎝ 2 ⎠
Coeficiente de Empuje de<br />
Activo<br />
K a<br />
1. Teoría de Coulomb<br />
2. Teoría de Rankine
Teoría de Coulomb (1773)<br />
La teoría de Coulomb se fundamenta en una serie de hipótesis que se enuncian a<br />
continuación:<br />
1.El suelo es una masa homogénea e isotrópica y se encuentra adecuadamente<br />
drenado como para no considerar presiones intersticiales en él.<br />
2.La superficie de falla es planar.<br />
3.El suelo posee fricción, siendo Ф φ el ángulo de fricción interna del suelo, la<br />
fricción interna se distribuye uniformemente a lo largo del plano de falla.<br />
4.La cuña de falla se comporta como un cuerpo rígido.<br />
5.La falla es un problema de deformación plana (bidimensional), y se<br />
considera una longitud unitaria de un muro infinitamente largo.<br />
6.La cuña de falla se mueve a lo largo de la pared interna del muro,<br />
produciendo fricción entre éste y el suelo, δ es el ángulo de fricción entre el<br />
suelo y el muro.<br />
7.La reacción E a<br />
de la pared interna del muro sobre el terreno, formará un<br />
ángulo δ con la normal al muro, que es el ángulo de rozamiento entre el muro y<br />
el terreno, si la pared interna del muro es muy lisa (δ = 0°), el empuje activo<br />
actúa perpendicular a ella.<br />
8.La reacción de la masa de suelo sobre la cuña forma un ángulo φ con la<br />
normal al plano de falla.
K a<br />
K a seg<br />
=<br />
2<br />
Sen ψ ⋅ Sen<br />
según Coulomb<br />
( ψ −δ<br />
)<br />
2<br />
( ψ + φ )<br />
⎢1 ⎡ Sen( φ + δ ) ⋅ Sen( φ − β )<br />
+<br />
⎥ ⎤<br />
⎦<br />
⎣<br />
Sen<br />
Sen(<br />
ψ −δ<br />
) ⋅ Sen(<br />
ψ + β )<br />
2<br />
φ = Angulo de fricción interna del suelo<br />
ψ = Angulo de la cara interna del muro con la horizontal.<br />
β = Angulo del relleno con la horizontal.<br />
δ = Angulo de fricción suelo-muro.<br />
⎛ 2 ⎞<br />
⎜δ<br />
= φ ⎟<br />
⎝ 3 ⎠
Para valores de:<br />
ψ = 90 º<br />
β = 0 º<br />
δ = 0 º<br />
K a<br />
=<br />
1−<br />
Senφ<br />
⎛ φ ⎞<br />
= Tan<br />
2<br />
⎜ 45<br />
o<br />
− ⎟<br />
1+<br />
Senφ<br />
⎝ 2 ⎠
Teoría de Rankine (1857)<br />
Rankine realizó una serie de investigaciones y propuso una<br />
expresión mucho mas sencilla que la de Coulomb. Su teoría se<br />
basó en las siguientes hipótesis:<br />
1.El suelo es una masa homogénea e isotrópica.<br />
2.No existe fricción entre el suelo y el muro.<br />
3.La cara interna del muro es vertical (ψ = 90˚).<br />
4.La resultante del empuje de tierras está ubicada en el<br />
extremo del tercio inferior de la altura.<br />
5.El empuje de tierras es paralelo a la inclinación de la<br />
superficie del terreno, es decir, forma un ángulo β con la<br />
horizontal.
K a<br />
según Rankine<br />
K a<br />
=<br />
Cos<br />
β<br />
Cos<br />
Cos<br />
β<br />
β<br />
−<br />
+<br />
Cos<br />
Cos<br />
2<br />
2<br />
β<br />
β<br />
−<br />
−<br />
Cos<br />
Cos<br />
2<br />
2<br />
φ<br />
φ<br />
φ<br />
β<br />
= Angulo de fricción interna del suelo<br />
= Angulo del relleno con la horizontal.
Para valores de:<br />
β = 0 º<br />
K a<br />
=<br />
φ<br />
1−<br />
Sen ⎛ φ ⎞<br />
= Tan<br />
2<br />
⎜45<br />
o<br />
− ⎟<br />
1+<br />
Senφ<br />
⎝ 2 ⎠<br />
Ecuación similar a la de Coulomb
PRESION FORZADA<br />
• Empuje de Pasivo<br />
En este caso el muro empuja en dirección<br />
horizontal contra la tierra
Empuje Pasivo<br />
H<br />
El muro empuja<br />
contra la tierra<br />
La tierra reacciona<br />
con empuje pasivo<br />
cuyo valor máximo es<br />
Ep<br />
H/3<br />
⎛ 1 ⎞<br />
E = ⎜ γ H<br />
2<br />
⎟ K<br />
p p<br />
⎝ 2 ⎠
Coeficiente de Empuje de<br />
Pasivo<br />
K p<br />
1. Teoría de Coulomb<br />
2. Teoría de Rankine
K p<br />
K p<br />
=<br />
adecuado según Coulomb<br />
2<br />
Sen ψ ⋅ Sen<br />
( ψ + δ )<br />
2<br />
( ψ −φ<br />
)<br />
⎢1 ⎡ Sen( φ + δ ) ⋅ Sen( φ + β )<br />
−<br />
⎥ ⎤<br />
⎦<br />
⎣<br />
Sen<br />
Sen(<br />
ψ + δ ) ⋅<br />
Sen(<br />
ψ + β )<br />
φ = Angulo de fricción interna del suelo<br />
ψ = Angulo de la cara interna del muro con la horizontal.<br />
β = Angulo del relleno con la horizontal.<br />
δ = Angulo de fricción suelo-muro.<br />
2
Para valores de:<br />
ψ = 90 º<br />
β = 0 º<br />
δ = 0 º<br />
K p<br />
=<br />
1+<br />
Senφ<br />
⎛ φ ⎞<br />
= Tan<br />
2<br />
⎜45<br />
o<br />
+ ⎟<br />
1−<br />
Senφ<br />
⎝ 2 ⎠
K p<br />
según Rankine<br />
K p<br />
=<br />
1+<br />
Senφ<br />
⎛ φ ⎞<br />
= Tan<br />
2<br />
⎜45<br />
o<br />
+ ⎟<br />
1−<br />
Senφ<br />
⎝ 2 ⎠<br />
Ecuación similar a la de Coulomb
Valores de movimiento relativo Δ/H para alcanzar la<br />
condición mínima activa y máxima pasiva<br />
de presión de tierras<br />
Tipo de suelo<br />
Valores de Δ/H<br />
Activa<br />
Pasiva<br />
Arena densa 0,001 0,01<br />
Arena medianamente densa 0,002 0,02<br />
Arena suelta 0,004 0,04<br />
Limo compacto 0,002 0,02<br />
Arcilla compacta 0,010 0,05
INCREMENTO DE PRESION<br />
DINAMICA POR EL EFECTO<br />
SISMICO<br />
• Incremento Dinámico del Empuje de Reposo<br />
• Incremento Dinámico del Empuje Activo<br />
• Incremento Dinámico del Empuje Pasivo
Mapa de Zonificación n Sísmica S<br />
de Venezuela<br />
COVENIN 1756-98 (Rev. 2001)
Incremento Dinámico<br />
del Empuje de Reposo<br />
σ xs<br />
H<br />
Eo<br />
ΔDEo = Ao γ H<br />
H/3<br />
σ xi<br />
0,60 H<br />
ΔDE<br />
0<br />
=<br />
A<br />
0<br />
γ<br />
H<br />
= 1,5<br />
A<br />
σ<br />
xs<br />
0<br />
= 0,5<br />
A<br />
σ<br />
xi<br />
0<br />
γ<br />
γ<br />
H<br />
H
Incremento Dinámico<br />
del Empuje de Activo<br />
H<br />
Ea<br />
H/3<br />
ΔDEa<br />
2/3 H<br />
DE<br />
⎛<br />
⎜<br />
⎝<br />
1<br />
γ H<br />
2<br />
( K − K )( − C )<br />
Δ =<br />
1<br />
a<br />
as a<br />
2<br />
⎞<br />
⎟<br />
⎠<br />
sv
K as<br />
=<br />
2<br />
Cosθ<br />
⋅ Sen ψ ⋅ Sen<br />
β < φ - θ<br />
2<br />
Sen ( ψ + φ −θ<br />
)<br />
⎡ Sen<br />
( )<br />
( φ + δ ) ⋅ Sen( φ − β −θ<br />
)<br />
ψ −δ<br />
−θ<br />
+<br />
β > φ - θ<br />
2<br />
Sen<br />
K as<br />
=<br />
2<br />
Cosθ<br />
⋅ Sen ψ<br />
⎢1 ( ) ( )<br />
⎥ ⎤<br />
⎣ Sen ψ −δ<br />
−θ<br />
⋅ Sen ψ + β ⎦<br />
( ψ + φ −θ<br />
)<br />
⋅ Sen( ψ − δ −θ<br />
)<br />
2<br />
θ =<br />
⎛ Csh<br />
arctan<br />
⎜<br />
⎝1−<br />
C<br />
sv<br />
⎞<br />
⎟<br />
⎠<br />
C sh<br />
C<br />
=<br />
0,50<br />
⋅ A<br />
= 0, 70<br />
sv<br />
C sh<br />
⋅<br />
0
Incremento Dinámico<br />
del Empuje de Activo
Incremento Dinámico<br />
del Empuje Pasivo<br />
El muro empuja<br />
H<br />
contra la tierra<br />
Ep<br />
ΔDEp<br />
H/3<br />
H/3<br />
DE<br />
⎛<br />
⎜<br />
⎝<br />
1<br />
γ H<br />
2<br />
( K − K )( − C )<br />
Δ =<br />
( 1<br />
p<br />
ps p<br />
2<br />
⎞<br />
⎟<br />
⎠<br />
sv
K ps<br />
=<br />
2<br />
Cosθ<br />
⋅ Sen ψ ⋅ Sen<br />
Sen<br />
( ψ + δ + θ )<br />
2<br />
( ψ + θ −φ<br />
)<br />
Sen( φ + δ ) ⋅ Sen( φ + β −θ<br />
)<br />
⎢1 ⎡<br />
−<br />
( ) ( )<br />
⎥ ⎤<br />
⎣ Sen ψ + δ + θ ⋅ Sen ψ + β ⎦<br />
2<br />
θ =<br />
⎛ Csh<br />
arctan<br />
⎜<br />
⎝1−<br />
C<br />
sv<br />
⎞<br />
⎟<br />
⎠<br />
C sh<br />
C<br />
=<br />
0,50<br />
⋅ A<br />
= 0, 70<br />
sv<br />
C sh<br />
⋅<br />
0
Muros con Sobrecarga Uniforme<br />
q = γ Hs<br />
H<br />
Es = q H K<br />
Ea =1/2 γ H² K<br />
H/3<br />
q K γ H K<br />
H/2<br />
q ⎛ 1 ⎞<br />
H = E = H ( H 2 H )K<br />
s ⎜ γ ⎟ +<br />
γ<br />
s s<br />
⎝ 2 ⎠
Altura de relleno equivalente a sobrecarga<br />
vehicular H s<br />
AASHTO LRFD 94<br />
Altura del muro<br />
≤ 1,53 m ( 5 pies)<br />
H s<br />
1,68 m ( 5,5 pies)<br />
3,05 m ( 10 pies) 1,22 m ( 4 pies)<br />
6,10 m ( 20 pies) 0,76 m (2,5 pies)<br />
≥ 9,15 m (30 pies)<br />
0,61 m ( 2 pies)
Muros con presencia de agua en el relleno<br />
z<br />
Nivel de Agua<br />
z o<br />
H<br />
p<br />
γ<br />
s<br />
= γ<br />
sat<br />
− γ<br />
agua<br />
p<br />
[ γ ⋅ z + γ ⋅ ( z − z )] ⋅ K + ⋅ ( z − )<br />
= γ<br />
0 s 0<br />
agua<br />
z0<br />
z ≤ z<br />
0<br />
.......... ........ z<br />
0<br />
=<br />
z
Peso Especifico sumergido de diferentes suelos granulares<br />
Material Kg/m 3<br />
Gravas 960-1280<br />
Arenas gruesas y medias 960-1280<br />
Arenas finas y limosas 960-1280<br />
Granitos y pizarras 960-1280<br />
Basaltos 1120-1600<br />
Calizas y areniscas 640-1280<br />
Ladrillo partido 640-960<br />
γ s
PREDIMENSIONADO
Predimensionado de un muro en voladizo<br />
c≥ 25 cm<br />
H<br />
B / 4 ≤ P ≤ B / 3<br />
T = B- F- P<br />
F ≥ H / 10<br />
e ≥H / 10<br />
0,4 H ≤ B ≤ 0,7 H
• Análisis<br />
Casos de Carga<br />
1. Empuje de Tierra + Sobrecarga<br />
2. Empuje de Tierra + Sismo<br />
• Verificar Estabilidad<br />
• Diseñar
Zonas que requieren Acero de<br />
Refuerzo<br />
M pantalla<br />
As pantalla<br />
M puntera<br />
M talón<br />
As inferior zapata<br />
As superior zapata
0.30<br />
RELLENO CON MATERIAL GRANULAR<br />
5.40<br />
BARBACANAS<br />
Ø<br />
4" C / 2 m 2<br />
6.00<br />
0.60<br />
0.60<br />
1.20<br />
0.10<br />
PIEDRA PICADA<br />
1.00<br />
0.60<br />
3.60<br />
2.00<br />
MATERIALES:<br />
CONCRETO............................fc=210 kg/cm<br />
2<br />
ACERO...................................Fy=4200 kg/cm<br />
2<br />
SECCION TIPICA
Volumen de concreto:<br />
4,95 m 3 /ml<br />
Acero de Refuerzo:<br />
217 Kg/ml<br />
REP Ø 3/8" C/25<br />
.20<br />
.20<br />
.20<br />
Acero/Concreto:<br />
REP Ø 3/8" C/25<br />
Ø 1/2" : C/10 : L= 3.50m<br />
.15<br />
.15<br />
1.10<br />
1.10<br />
Ø 1/2" : C/10 : L= 3.50m<br />
.50<br />
Ø 1/2": C/10 : L= 3.00m<br />
REP Ø 3/8" C/25<br />
DESPIECE MURO<br />
43,84 Kg/m 3<br />
Ø 3/8" : C/25 cm : L= 6.00 m<br />
REP Ø 3/8" C/25<br />
Ø 5/8" : C/20 cm : L= 6.00m<br />
Ø 5/8" : C/20 cm : L= 2.00m
PROCESO<br />
CONSTRUCTIVO
Muchas Gracias..