UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES FILIAL LIMAMUROS DE COINTENCION EN VOLADIZO Y CON CONTRAFUERTES

DOCENTE: DR. ING. ANDRS CSAR PANTOJA MARN

2013

CURSO DE CIMENTACIONES

MUROS DE CONTENCION Es una estructura que proporciona soporte lateral a un relleno de suelo, de granos u otro tipo de material e incluso puede soportar cargas verticales adicionales.La estabilidad de este tipo de estructuras se garantiza a partir de su peso propio y al relleno del material que se tiene encima de la cimentacin (zapata posterior).El diseo de un muro de contencin en voladizo se realizara con el criterio a la rotura, por lo que el marco conceptual queda comprendido dentro de la teora de flexin y corte para una losa. Esto implica que el diseo del muro y cimentacin a la flexin y corte las realizaremos llevando a valores ltimos la carga permanente, viva y de sismo y considerando la capacidad mxima resistente de los materiales fc y fy.

Tipos de falla en muros de contencin

1) Por deslizamiento horizontal del muro.- Este tipo de falla se presentara si: FH actuante > FH resistente Donde: FHact = EH = 1/2 ka s hT ^ 2 FHrest = f N + C = f W + C2) Por volteo alrededor del borde exterior de la zapata anterior.- Este tipo de falla se presentara si: M actuante > M resistente Donde: Mact=EH hT/3 = 1/6 ka s hT ^ 3 Mres=Pzap x1 + Pm x2 + Prell x33) Por presiones excesivas en el terreno .- Este tipo de falla se presentara si: q1 = PT + 6 PT e = mx > n B B^2Siempre que: e B/6 se tendra compresin en toda la zapata.MUROS DE CONTENCION EN VOLADIZO4) Por falla generalizada del suelo.- Se presentara si:

Expresiones para determinar las presiones debido al suelo

Empuje Activo:Pa = presin debido al empuje activoKa = coeficiente de empuje activos = peso especifico del suelo de relleno y = profundidad a partir del extremo superior = ngulo de friccin interna = ngulo de inclinacin del talud de relleno.Luego, la presin a una profundidad y estar dado por: Pay = ka s yEl empuje a una profundidad y, estar dado por:Eay = Pay y = kay s y^2 Donde, ka si el talud es inclinado, estar dado por: Si el talud horizontal: ( = 0)

Empuje pasivoLa presin a una profundidad y:Ppy = kp s yEl empuje a una profundidad y, estar dado por:Epy = Ppy y = kp s y^2 Donde: Talud horizontal: ( = 0)Consideraciones con respecto al suelo de cimentacin

No se permite esfuerzos de traccin en la superficie de contacto.La presin mxima no puede exceder el esfuerzo de trabajo del suelo de cimentacin (n o t), que se obtiene a partir de un estudio de suelos.Para evitar la inclinacin del muro de contencin por asentamientos diferenciales de la cimentacin, es necesario que la resultante de las presiones este ubicada en el ncleo central de inercia de la cimentacin. Si esta se cimienta en roca la resultante de presiones puede estar fuera del tercio central, hasta un mximo de del ancho de la cimentacin, medida desde uno de sus extremos.

Clases de terreno de cimentacin y constantes de diseo

Dimensionamiento de un muro bsicoEstabilidad al deslizamientoEl dimensionamiento se realizara a partir de un muro bsico (paraleleppedo rectangular), que soportara el suelo de relleno.Pm = peso promedio = m B1 hFHact = ka h2FHrest = f W = f m B1 hLuego:FHrest FSD =1.50 minFhactReemplazando se obtiene:Estabilidad al volteoMact = 1/6 ka h3Mrest = m B1 h (B2 +B1/2)Luego:Mrest FSV =1.75 minMactReemplazando se obtiene:

Consideraciones para el dimensionamiento y diseo de muros de contencinMuros de gravedad co ciclpeo Se dimensiona el ancho de la zapata (B1,B2), con las ecuaciones I y II, con m = 2.1 t/m3.Recomendable para alturas inferiores a 3 mts.Muros de contencion en voladizoa) Talud horizontalSe dimensiona el ancho de la zapata (B1,B2), con las ecuaciones I y II, con m = 2 t/m3.Recomendable para alturas inferiores a 6 mts. co armado

b) Talud horizontal con sobre cargaEl dimensionamiento se realiza de forma similar al caso anterior, Ecs I y II.Evaluacin de presiones:La sobrecarga se analiza de forma equivalente a un suelo, es decir:s/c = s/c (1)(1) = s/c he = s/c (1) = s/c s s

Luego la presin en la seccin 1-1:

P1-1 = ka s he, donde: he = s/c sP1-1 = ka s/c (1)

La presin en la seccin 2-2:

P2-2 = ka s heT, donde: heT = h + he = h + s/c sP2-2 = ka s(h + s/c ) = ka s h + ka s/c (2) s1____12____2

b) Talud inclinadoEn este caso se tendr:

he = s heT = h +he = h + sB1 ..(1)B1 1

Reemplazando en la Ecs I:

B1 FSD ka s = .(2)hT 2f m

B1 B1 h + s B1h+sB1

B1(1- s ) h B1 .. (3) h (1-s )

d) Considerando distintos tipos de suelos de rellenoExpresando la s/c como un suelo:s/c = s/c (1)(1)Reemplazando la sobre carga de forma equivalente a s1 (expresndola de manera equivalente): he = s/c (1) = s/c s1 s1Luego la presin en la seccin 1-1:P1-1 = ka1 s1 he = ka1 s1 s/c = ka1 s/c s1La presin en la seccin 2-2 (expresando la s/c de forma equivalente a s1), se tiene:P2-2 = ka1 s1 heT = ka1 s1 ( h1 + s/c (1)) = s1 = ka1 s1 h1 + ka1 s/c

La presin en la seccin 3-3 (expresando la s/c y s1 de forma equivalente a s2), se tiene:P3-3 = ka2 s2 heT = ka2 s2 ( h2 +s1 h1+s/c(1)) s2 s2 = ka2 s2 ( h2 +s1 h1+ s/c ) s2 s2

= ka2 s2 h2 + ka2 s1 h1+ka2 s/c 1____12____23____3

Influencia del nivel freatico

El peso especifico del suelo: s = s ma

Donde:s = peso especifico del suelo con aguas = peso especifico del suelo sin aguaa = peso especifico del agua m = Coeficiente que se obtiene de un estudio de mecnica de suelos depende del ndice de vacos del sueloDimensionamiento de la pantallaSe puede realizar utilizando el criterio a la flexin, es decir: Muactuante = Muresistente .(1)Donde:Muact = 1.7 * 1/6 ka s hp^3 .(2)Mures = fc b d^2 w (w-0.59w) . (3)

Siendo: =0.90, b=100 cm, fc=175 kcm2, fy = 4200 kg/cm^2 = 0.4% w= 0.096

Reemplazamos (2) y (3) en (1): d t2 = d + r + acero/2 = d + 5 cm

Dimensionamiento de la altura de zapataSe puede estimar incrementando 5 cms a t2, es decir:hz = t2 + 5 cmRefuerzo transversalSegun el ACI 83: = 2.5 %o Sin embargo, puede colocarse:

= 2.0 %o si se utiliza 5/8 y fy 4200 kg/cm^2

Si t 25 cm el refuerzo se colocara en una sola capaSi t >25 cm el refuerzo se colocara en dos capasSi t > 25 cm AsH - As montaje As montaje As montaje As montaje

Diseo de la zapataZapata Anterior

Luego: Mmax = q1 L1^2/2

Zapata posterior

El momento de diseo se obtendra buscando el efecto mas desfavorable, segun lo mostrado en la figura:

Diseo de la pantallaPara una seccion sometida a flexion, el momento resistente esta dado por:Mur = As fy (d a/2)Donde: As 0.85 fc ab = As fy As = 0.85 fc ab fy Mur = As fy (d d/10) = 0.9 As fy d Aplicando (1), a dos secciones contiguas de la pantalla (1-1 y 2-2), se tiene:Mur1 = 0.9 As1 fy d1Mur2 = 0.9 As2 fy d2Luego:Mur2 = As2 d2 Mur1, si: As1 = As2, entonces: As1 d1

Mur2 = d2 Mur1 Que implica que el momento resistente en lad1 pantalla varia linealmente:

Luego: