Muros de Contención

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTINFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURA

ESCUELA ACADEMICA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

MUROS DE CONTENCIÓN

1. Definición

Un muro de contención es una estructura que proporciona soporte lateral a

una masa de material, y en algunos casos soporta cargas verticales

adicionales.

Los muros de contención tienen como finalidad resistir las presiones

laterales o empuje producido por el material retenido detrás de ellos, su

estabilidad la deben fundamentalmente al peso propio y al peso del material

que está sobre su fundación. Los muros de contención se comportan

básicamente como voladizos empotrados en su base.

CONCRETO ARMADO II



2. Partes de un muro de contención

El caso más común de un muro de contención, tiene las siguientes partes:

Puntera: Parte de la base del muro (cimiento) que queda debajo del

intradós y no introducida bajo el terreno contenido.

Tacón: Parte del cimiento que se introduce en el suelo para ofrecer una

mayor sujeción.

Talón: Parte del cimiento opuesta a la puntera, queda por debajo del

trasdós y bajo el terreno contenido.

Alzado o cuerpo: Parte del muro que se levanta a partir de los cimientos

de este, y que tiene una altura y un grosor determinado en función de la

carga a soportar.

Intradós: Superficie interna del alzado, está en contacto con el terreno

contenido.

3. Tipos de muro de contención

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a) De acuerdo a su Diseño

Muros con Talón y Puntera: para construir este muro es necesario

sobrepasar la línea de edificación, a nivel de los cimientos.

Muros sin Talón: por lo general al construirlo resulta con un aumento

de dimensión en la puntera de la zapata.

Muros con Talón: ídem el primer caso, necesitan sobrepasar la línea

de edificación. El resultado es similar al muro sin talón, pero trabaja de

otra manera; esta es la mejor solución ante inestabilidades por posible

vuelco.

b) De acuerdo a su Función

Contención de tierras: cuando el muro se destina a contener sólidos,

éstos por lo general son tierras; la impermeabilización y el drenaje son

dos aspectos importantes para controlar el paso de agua del terreno

hacia el interior de la edificación.

Contención de líquidos: para esta función es necesario conseguir

la continuidad del hormigón a fin de lograr una

buena impermeabilización. Para ello se efectúa un vibrado con un

control adecuado, para evitar huecos y juntas.

c) De acuerdo a su Forma de Trabajo

Muros de contención por gravedad: Son muros con gran masa que

resisten el empuje mediante su propio peso y con el peso del suelo que

se apoya en ellos; suelen ser económicos para alturas moderadas,

menores de 5 m, son muros con dimensiones generosas, que no

requieren de refuerzo.

En cuanto a su sección transversal puede ser de varias formas, en la

figura se muestran algunas secciones de ellas.

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a) Muros en voladizo o en ménsula: Este tipo de muro resiste el empuje

de tierra por medio de la acción en voladizo de una pantalla vertical

empotrada en una losa horizontal (zapata), ambos adecuadamente

reforzados para resistir los momentos y fuerzas cortantes a que están

sujetos, en la figura se muestra la sección transversal de un muro en

voladizo.

b) Muros con contrafuertes: Los contrafuertes son uniones entre la

pantalla vertical del muro y la base. La pantalla de estos muros resiste

los empujes trabajando como losa continua apoyada en los

contrafuertes, es decir, el refuerzo principal en el muro se coloca

horizontalmente, son muros de concreto armado, económicos para

alturas mayores a 10 metros.

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En la figura, se muestra una vista parcial de un muro con contrafuertes,

tanto la pantalla como los contrafuertes están conectados a la losa de

fundación. Los contrafuertes se pueden colocar en la cara interior de la

pantalla en contacto con la tierra o en la cara exterior donde

estéticamente no es muy conveniente.

a) Muros de bandejas

En los muros de bandejas se pretende contrarrestar parte del momento

flector que se ha de resistir mediante la colocación de bandejas a

distinta altura en las que se producen unos momentos de sentido

contrario, debidos a la carga del propio relleno sobre las bandejas.

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Puede representar una solución alternativa al muro de contrafuertes

para grandes alturas, en los que para resistir el momento flector se

aumenta el canto y se aligera la selección colocando los contrafuertes.

4. Cargas que soportan los muros de contención

a) Empuje del suelo

El empuje del suelo es un parámetro difícil de estimar. Existen muchas

teorías en Mecánica de suelos para su determinación, cada una con

limitaciones para su aplicación. El comportamiento de los suelos

granulares es diferente que el de los suelos cohesivos. En el presente

escrito se presenta la teoría de Rankine, la cual es válida para suelos

granulares, incompresibles y homogéneos. Esta teoría desprecia la

fricción entre el muro y el suelo.

La distribución del empuje del suelo es compleja, sin embargo es usual

asumir una distribución lineal, similar a la generada por los líquidos,

como se muestra en la siguiente figura. Esta suposición es adecuada

para suelos granulares y secos.

Figura: Empuje del terreno sobre muros de sostenimiento

Según Rankine, la resultante del empuje activo es igual a:

H a=12Caw H 2

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Ca=tg2(45−∅2 )=1−sen∅

1+sen∅

Donde: w: Peso específico del suelo.

Ø: Ángulo de fricción interna del suelo

H : Altura del relleno que ejerce el empuje activo

La resultante del empuje pasivo es:

H p=12C pw H 2

C p=tg2(45−∅2 )= 1+sen∅1−sen∅

En la siguiente tabla se muestra algunos valores referenciales del peso

específico y ángulos de fricción interna para algunos tipos de terrenos.

Tabla: Peso específico y ángulo de fricción interna de algunos tipos de suelo

Si el relleno tiene cierta pendiente, entonces los coeficientes Cay C p,

están dados por:

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Ca=cosδ ( cosδ−√cos2δ−cos2∅cosδ+√cos2δ−cos2∅ )

C p=cosδ ( cosδ+√cos2δ−cos2∅cosδ−√cos2 δ−cos2∅ )

Donde: δ= Pendiente del relleno

En este caso, la resultante tiene una inclinación similar a la pendiente del

rellano, como se muestra en la figura.

Figura: Empuje del terreno inclinado sobre muros de sostenimiento

b) Peso del relleno

El peso del relleno se puede estimar con los valores presentados en la

siguiente tabla:

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c) Peso del relleno

La reacción del terrreno se determina mediante las expresiones

presentadas en la sección 12.3

d) Fricción en la Base

La fricción en la base es igual a la reacción del suelo multiplicada por el

coeficiente de fricción entre el suelo y el concreto. Los coeficientes de

fricción son, aproximadamente:

Concreto o mampostería contra arena limosa media a gruesa, grava

limosa ……………………………………………………………….µ=0.55

Concreto o mampostería contra grava limpia, arena gruesa…. µ=0.45

Limo no plástico………………………………………………………...…

µ=0.35

Roca sólida sana……………………………………………………

µ=0.60

e) Sobrecarga en el relleno

El efecto de la sobrecarga en el relleno produce un efecto similar al

generado por un incremento hs, en la altura de rellano, donde:

hs=w s

w

Siendo: w s=Sobrecarga en el relleno

w= Peso específico del suelo

Esta expresión es válida sólo si la sobrecarga es uniforme en todo el

relleno. Para los casos en los cuales la sobrecarga no actúa sobre todo

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el relleno, se han desarrollado teorías que buscan estimar el efecto de

esta carga sobre el muro.

Figura: Sobrecarga uniforme sobre todo el relleno

f) Subpresión

Si el nivel freático es elevado entonces se genera subpresión en la base.

Esta fuerza puede atentar contra la estabilidad de la estructura. Si el

líquido no fluye de un lado a otro del muro, la subpresión del agua puede

estimarse por las leyes de la hidrostática. Si la presión es diferente a

uno y otro lado del muro, entonces el agua tenderá a fluir de la zona

donde ésta es mayor a aquella donde es menor. En este caso la

distribución de presiones en la base es más difícil de estimar. El análisis

de este tipo de carga no es objetivo del presente trabajo, pues

constituye un caso particular que merece la atención de un especialista

de Mecánica de Suelos.

5. Estabilidad de los muros de contención

a) Estabilidad contra el volteo

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d=W a+PV b−PH h

W+PV

e=B2

−d≤B6

b) Estabilidad para capacidad portante del terreno de cimentación

q1=W +PV

B (1+ 6eB )q2=

W +PV

B (1+ 6eB )q1 , q2≤qa=

qu

F s

donde :

qa=capacidad portante admisibledel terreno

qu=capacidad portanteúltimadel terreno

F s=factor de seguridad paracapacidad portantedel terreno=B

Para muros menores de 8 m se puede usar la siguiente tabla:

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c) Estabilidad durante el sismo

Consideremos para su evaluación:

- Presión de tierra durante sismo

- Fuerza sísmica de inercia

Usando fórmula de Mononobe-Okabe (concepto de fuerza de inercia

durante el sismo)

FSD≥1.2

FSD≥1.5(si se considera la presiónde tierra pasiva)

e≤B3

FS=2

Con: e≤B3→q1=

PVg+WB (1+ 6eB )

Con: B6

<e ≤ B3→q1=

2 (PVg+W )3∝

Donde: PVg= Componente vertical de la resultante de la presión de tierra

durante el sismo.

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