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5. Empuje del terreno y
muros de contencin
Ingeniera CivilFaculta de IngenieraUniversidad Catlica de la Santsima Concepcin
I. IntroduccinII. Empuje de sueloIII. Empuje con superficie de rotura curva IV. Empujes de agua, sobrecarga y cohesin V. Desplazamientos que movilizan empujesVI. Muros de contencinVII. Diseo de entibaciones
Empuje del terreno y Muros de Contencin
ndice
Estados lmites ltimos
1. Introduccin
ii. Vuelcoi. Deslizamiento iii. Hundimiento
Tomada de Seguridad estructural. Cimientos, CTE, Espaa, 2008
1. Introduccin
v. Capacidad estructuraliv. Estabilidad Global
Estados lmites ltimos
Tomada de Seguridad estructural. Cimientos, CTE, Espaa, 2008
1. Introduccin
ii. Asentamiento inducidos i. Movimientos admisible
Estados de servicio
Tomada de Seguridad estructural. Cimientos, CTE, Espaa, 2008
1. Introduccin
Tomada de Seguridad estructural. Cimientos, CTE, Espaa, 2008
Estados de servicio
Concepto a tener presente para la determinacin de movimientos admisibles en
una fundacin
i. Grado de fiabilidad en la estimacin de los movimientosii. Posibles movimientos del terreno y su evolucin en el
tiempoiii. Tipo de estructura y materiales del edificioiv. Distribucin de las cargasv. Proceso constructivo del edificiovi. Uso que se le vaya a dar
Tipo de estructura Lmite
Estructuras isostticas y muros de contencin
1/3000
Estructuras reticulados con tabiquera de separacin
1/5000
Estructuras de panelespre-fabricados
1/7000
Muros de carga sin armar con flexin cncava hacia arriba
1/10000
Muros de carga sin armar con flexin cncava hacia abajo
1/20000
Distorsin angular mxima
Cuando se requiere un muro de contencin?
1. Introduccin
Cuando no ha sido posible proyectar un talud lo suficientemente estable, en obrasque precisan tener un desnivel
Rgido Flexible
Partes que conforman un muro de contencin
1. Introduccin
Tomada de Gua de Cimentaciones de obras de Carreteras (2002), Espaa
2. Empuje del suelo
Empuje activo
Empuje en reposo
Empuje Pasivo
2. Empuje del suelo
Empuje en reposo
SUELO
Normalmente consolidado
Sobreconsolidado
1 " % &'
(
: 0,25-0,60; valor medio 0,41&'
+
(Jky, 1944) (Schmidt, 1944)
h0 = v0 K0
Empuje en reposo
Hiptesis Teora de Rankine
2. Empuje del suelo
Suelo homogneo Superficie en el trasds del muro horizontal Empuje slo por condiciones hidrostticas (No flujo) No existe rozamiento tierras -muro No considera sobrecargas concentradas
Empuje activo (Teora de Rankine)
2. Empuje del suelo
h Relajacin horizontal progresiva de ho hasta alcanzar la rotura ha
ha = v0 Ka
Empuje activo
Estado activoTENSIN HORIZONTAL MNIMA
Empuje activo (Teora de Rankine)
2. Empuje del suelo
sen
/+ " /12
/+ 3 /12
(1)
/1/+
1 "
1 3 tan6
7
4"
2
(2)
EMPUJE ACTIVO
LINEAL
Empuje pasivo (Teora de Rankine)
2. Empuje del suelo
h Compresin horizontal progresiva de ho hp
hp = v0 Kp
Empuje Pasivo
Estado pasivoTENSIN HORIZONTAL MXIMA
Empuje pasivo (Teora de Rankine)
2. Empuje del suelo
sen
/19 " /+2
/+ 3 /192
(1)
: /1:
/+1 3
1 " tan6
7
43
2
(2)
EMPUJE PASIVO
LINEAL
Empuje activo, pasivo y en reposo con cohesin (Teora de Rankine)
2. Empuje del suelo
/1 /? /? tan @A? B? tan @
OBSERVACIONES W conocido Se puede cerrar el polgono de fuerzas y determinar Ea,
pero no su punto de aplicacin
Tantear distintos hasta conseguir Ea MXIMO
Rotura de bc>? /? tanA? B? tan
2. Empuje del suelo
C 1
2 D E
6 secG cos < " G
cos G 3 @ 3
(< 3 @
Tomada de Jimnez Salas (1975), Madrid, Espaa
2. Empuje del suelo
Tomada de Jimnez Salas (1975), Madrid, Espaa
2. Empuje del suelo
Casos particulares
Considerando: trasds vertical (=0), terreno de coronacin vertical (=0), roce nulo (=0)
secG cos < " G
cos G 3 @ 3
(< 3 @
MTODO DE COULOMB (1773) Empuje pasivo (sin cohesin)
2. Empuje del suelo
Leyenda
: ngulo de inclinacin del trasds
: pendiente del talud en coronacin
: ngulo de rozamiento suelo/muro
: ngulo de rozamiento del suelo
Rotura de ab>? /? tan @A? B? tan @
OBSERVACIONES W conocido Se puede cerrar el polgono de fuerzas y determinar Ep,
pero no su punto de aplicacin
Tantear distintos hasta conseguir Ep MNIMO
Rotura de bc>? /? tanA? B? tan
2. Empuje del suelo
C: 1
2 : D E
6
: =6 < 3 G
=6G cos G " @ 3 1 "
(< 3 @
2. Empuje del suelo
Casos particulares
Considerando: trasds vertical (=0), terreno de coronacin vertical (=0), roce nulo (=0)
: 1 3
1 " tan6
7
43
2
Segn teora de COULOMB (1773)
Rankine(Empuje pasivo)
: =6 < 3 G
=6G cos G " @ 3 1 "
(< 3 @
2. Empuje del suelo
ngulo de rozamiento tierras/muro
El rozamiento entre el terreno y el muro se tendrn en cuenta las estimaciones siguientes del ngulo de
rozamiento entre el terreno y el muro:
empuje activo y muro rugoso; @ 6
M< (muro hormigonado con moldaje exterior y contra el terreno)
empuje activo y muro poco rugoso; @ N
M
2. Empuje del suelo
ngulo de rozamiento tierras/muro
ROM (Espaa)
Suerlos granulares y cohesivos a largo plazo
Suelos cohesivos a corto plazo
Paramentos perfectamente lisos
0 0
Acero2
3 0
Hormign prefabricado/madrea/otros
2
3 0
Hormigonado contra terreno
0
Casos especiales
Tomadas de Jimnez Salas et al. (1976), Madrid, Espaa
2. Empuje del suelo
Trasds quebradoCoronacin con superficie irregular
Comparacin de coeficientes activos y pasivos
3. Empuje con superficie de rotura curva
Tomadas de Lancelotta, 1987
Teora de COULOMB (sup. rotura plana) sobreestima considerablemente EMPUJE PASIVO,por lo que NO se recomienda su utilizacin
Tomadas de Apuntes Master en Mecnica del suelo e Ingeniera Geotecnia, Ortuo. (2010) Madrid, Espaa
Empuje Activo
Caquot & Kerisel (1948) (Trasds vertical)
Tomadas de Apuntes Master en Mecnica del suelo e Ingeniera Geotecnia, Ortuo. (2010) Madrid, Espaa
3. Empuje con superficie de rotura curva
Empuje Pasivo
@< 0 @< "1
3
Tomadas de ROM 2005, Madrid, Espaa
3. Empuje con superficie de rotura curva
Empuje Pasivo
@< "@< "2
3@< "
1
2
Tomadas de ROM 2005, Madrid, Espaa
3. Empuje con superficie de rotura curva
Efecto del agua sobre el empuje de tierras (Caso geoesttico)
Tomadas de Villalobos (2014), Concepcin, Chile
4. Empujes de agua, sobrecarga y cohesin
Tomada de Cdigo Tcnico de la Edificacin (Cimientos) (2008), Espaa
Efecto del agua sobre el empuje de tierras (Caso geoesttico)
4. Empujes de agua, sobrecarga y cohesin
Efecto del agua sobre el empuje de tierras (Flujo estacionario)
Tomadas de Apuntes Master en Mecnica del suelo e Ingeniera Geotecnia, Ortuo. (2010) Madrid, Espaa
4. Empujes de agua, sobrecarga y cohesin
Efecto de la sobrecargas
Tomada de Craig, (1987), Inglaterra
CR S E CR S E :
Empuje Activo Empuje Pasivo
4. Empujes de agua, sobrecarga y cohesin
Efecto de la sobrecargas
Tomada de Cdigo Tcnico de la Edificacin (Cimientos) (2008), Espaa
4. Empujes de agua, sobrecarga y cohesin
Suelo estratificado
Tomadas de Apuntes Master en Mecnica del suelo e Ingeniera Geotecnia, Ortuo. (2010) Madrid, Espaa
4. Empujes de agua, sobrecarga y cohesin
Suelos cohesivos
/1 / =< 3 / tan
> 3 / tan @
2 1 3
=tan
7
4"
2
C cos @<
1
2 D E
6 3 S E " = E
Tomadas de Apuntes Master en Mecnica del suelo e Ingeniera Geotecnia, Ortuo. (2010) Madrid, Espaa
Tomadas de Jimnez Salas et al. (1976), Madrid, Espaa
4. Empujes de agua, sobrecarga y cohesin
4. Empujes de agua, sobrecarga y cohesin
Suelos cohesivos (sin drenaje)
Tomadas de Apuntes Master en Mecnica del suelo e Ingeniera Geotecnia, Ortuo. (2010) Madrid, Espaa
>UU =V >UW V
Suelo (cohesin) Tierras/muro (adhesin)
C 1
2 D E6 " 2 =V E 1 3
V=V
Condicin SIN DRENAJE @ 0 Ka=1
C 1
2 D (E6"
6) " 2 =V (E " 6) 1 3
V=V
SIN grietas de traccin
CON grietas de traccin
Valores de
= X 50 =
= Z 50 50[\
Movimientos en muros de contencin
Tomadas de Villalobos (2014), Concepcin, Chile
Giro Traslacin Giro + Traslacin
5. Desplazamientos que movilizan los empujes
Empuje del suelo
Tomadas de Apuntes Master en Mecnica del suelo e Ingeniera Geotecnia, Ortuo. (2010) Madrid, Espaa
Tomadas de Jimnez Salas et al. (1976), Madrid, Espaa
5. Desplazamientos que movilizan los empujes
Empuje del suelo
Tipo de suelo junto a compacidad o consistencia
ROTACIN (x/H)
Estado Activo
Estado Pasivo
Granular denso 10-3 210-2
Granular suelto 410-3 610-2
Cohesivo duro 10-2 210-2
Cohesivo blando 210-2 410-2
Tomada de Seguridad estructural. Cimientos, CTE, Espaa, 2008
5. Desplazamientos que movilizan los empujes
Parmetros movilizados
Tomada de Apuntes curso Geotecnia I, profs. Sagaseta, Caizal, Da Costa y Castro, (2010) Santander Espaa. (http://ocw.unican.es/ensenanzas-tecnicas/geotecnia-i)
5. Desplazamientos que movilizan los empujes
Parmetros movilizados
] 1%; 30, = 15[\
] 2%; 30,5, = 12[\
] 3%; 31, = 12[\
] 4%; 32, = 0[\
Adaptada de Apuntes curso Geotecnia I, profs. Sagaseta, Caizal, Da Costa y Castro, (2010) Santander Espaa. (http://ocw.unican.es/ensenanzas-tecnicas/geotecnia-i)
5. Desplazamientos que movilizan los empujes
Parmetros movilizados
Tomada de Ortigosa, 2005, Santiago, Chile
5. Desplazamientos que movilizan los empujes
Diseo de muros de contencin por gravedad
Tomadas de Lancelotta, 1987 Tomadas de Lancelotta, 1987 Tomadas de Jimnez Salas et al. 1976 y Lancelotta, 1987
6. Muros de contencin
Diseo de muros de contencin por gravedad
Tomadas de Jimnez Salas et al. (1976), Madrid, Espaa
6. Muros de contencin
Diseo de muros de flexibles
Tomadas de Villalobos (2014), Concepcin, ChileTomadas de Jimnez Salas et al. (1976), Madrid, Espaa
6. Muros de contencin
Diseo de muros de flexibles
Tomadas de Apuntes Master en Mecnica del suelo e Ingeniera Geotecnia, Garca Oliva. (2010) Madrid, Espaa
Tomadas de Jimnez Salas et al. (1976), Madrid, Espaa
6. Muros de contencin
Tomada de Cdigo Tcnico de la Edificacin (Cimientos) (2008), Espaa
7. Diseo de tablestacas