MUROS DE CONTENCION CON CONTRAFUERTES UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMNFACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGACARRERA DE INGENIERA CIVIL

MUROS DE CONTENCIN CON CONTRAFUERTES

MATERIA: FUNDACIONES II

Tema: Clculo y Diseo de Muros de Contencin con Contrafuertes.

Integrantes: Lobatn Gmez Nelson Vicente Olguin Camacho Silver

Docente:Ing. MSc. Jorge Martin Duchen Ayala.

COCHABAMBA BOLIVIAAbril, 2014 MUROS DE CONTENCION CON CONTRAFUERTES V.BELLOT MALLEAINTRODUCCIN

Losmurosdecontencinsonestructurasqueproporcionanestabilidadal terreno natural u otro material cuando se modifica su talud natural. Se utiliza como soporte de rellenos, productos mineros y agua.Losmurosconcontrafuertesconstituyenunasolucinevolucionadapara murosdealturaconsiderable,enlaquelaquealcrecerlaalturayportanto losespesoresdehormign,compensaalaligerarlaspiezas.Estoconducea armadura y encofrados ms complicados y a un hormigonado ms difcil y porlotantomscostoso,almanejarseespesoresmsreducidos.Sin embargo,apartirdelos10,12m.delaalturaesunasolucinquedebe tantearse para juzgar su inters. Pueden tener los contrafuertes en trasds o en intrads.

Trasds Intrads

Enestetrabajo,seharealizadounestudioprcticodeltemaconocidocomo Estabilizacindetaludes,ysehaprocuradoofrecerunentendimiento bsico de diseo, con la intencin de dar a conocer un poco ms esta tcnica utilizadaenobrasciviles,dadassusmltiplesventajastantoeconmicas como estticas y su capacidad para resistir esfuerzos de cualquier tipo, siendo en varias ocasiones la nica solucin factible.

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Commonuse ofretainingwall:(a) Hill sideroads (b)Elevated and depressed roads, (c) Load scaping (d) Canals and locks (e) Erosin protection (f) Flood walls, (g) Bridge abutment.PROBLEMAS DE ESTABILIDAD DE SUELOS.

Sonmuchoslosfactoresqueprovocanycaracterizanlosmovimientospor inestabilidaddeunsuelo,estosfactoressepuedenclasificarenbaseados aspectosprincipales;porunladolosrelacionadosdirectamenteconel material movible como la topografa, litologa, estructura del suelo, etc., y por elotrolosfactoresexternosoindirectoscomolaaccinhumana, caractersticas ambientales, humedad, sismos, etc.En tal caso, y dependiendo de las propiedades de cada suelo, existirn riesgos decambiosvolumtricosconloscambiosdehumedad,y/ounabaja capacidaddesoporte. Concretamente tendremos entonces un suelo que 3 MUROS DE CONTENCION CON CONTRAFUERTES V.BELLOT MALLEA debemosestabilizar,parapoderutilizarloevitandolosproblemas mencionados.Para aclarar conceptos sobre el problema que tratamos, debemos analizar lo siguiente:CON QU OBJETO ESTABILIZAMOS UN SUELO? Laestabilizacindeunsueloconsisteenminimizaroevitarlalibertadde movimientodeeste,lacualresultaindeseableparaelusoquequeremos darle.Sielsuelovaaserempleadoparalacimentacindeunaedificacino biendeunpavimento,lasprincipalescaractersticasindeseablessernun ndice plsticodemasiado alto, lo que significa un alto valor de expansin as como una capacidad demasiado baja para soportar carga.PRE DIMENSIONADO.-Paraelpre-diseodeunmurodecontencinconcontrafuertes,se recomienda mantener las dimensiones en las siguientes relaciones:

La separacin (S) entre contrafuertes ser cualquiera de los valores obtenidos con las relaciones especificadas; dado que en la prctica estos valores rara vez coincidirn,seaconsejatomarunvalorpromedioentrelosobtenidos.El espesor (ec) de los contrafuertes, se tomar en relacin a la altura de lapantalla,esdecir, ya que los muros con contrafuertes se emplean para4 MUROS DE CONTENCION CON CONTRAFUERTES V.BELLOT MALLEAalturas mayores a los 8 metros, mientras la altura sea ms cercana a los 8m., menor ser el espesor del contrafuerte y viceversa.PASO 1. VERIFICACIN A LA ESTABILIDAD.-1.1.VERIFICACIN AL VOLTEO.-

Donde:MR: Sumatoria de Momentos que resisten al vuelco alrededor del punto C.Mo:Sumatoria de Momentos que tienden a voltear al muro alrededor del punto C.El factor de seguridad respecto al vuelco es:FS= 1.5 a 2Momentos Resistentes.El Momento de la fuerza Pv alrededor de C es:Mv= Pv*B= Pa*sen*B

5 MUROS DE CONTENCION CON CONTRAFUERTES V.BELLOT MALLEA1.2. VERIFICACIN AL DESLIZAMIENTO EN LA BASE.-Momentos Actuantes. Comosemuestraenlafigura,Pheslafuerzaquecontribuye al vuelco:

Donde: Ph= Pa*cos

Donde:FR: Sumatoria de Fuerzas Horizontales Resistentes.Fd :Sumatoria de Fuerzas Horizontales Deslizantes.El factor de seguridad mnimo respecto al deslizamiento es:FS= 1.5 FUERZAS RESISTENTES,en la base del muro se desarrolla un esfuerzo de corte, quese representa:

Y la mxima fuerza de resistencia ser:

Sin embargo:

Entonces:

6 MUROS DE CONTENCION CON CONTRAFUERTES

V.BELLOT MALLEAComo se muestra en la figura la fuerza Pp es tambin una fuerza horizontalResistente, y su expresin est dada por:

FUERZAS DESLIZANTES ,La nica fuerza horizontal que tiende a causar el Deslizamiento es la componente horizontal de la fuerza activa Ph.

El mnimo factor de seguridad con respecto al deslizamiento es FS = 1.5

Forces involvedin the sliding stability of a retaining wall.7 MUROS DE CONTENCION CON CONTRAFUERTES V.BELLOT MALLEA

Reduction of th ecomplex analysis of a counterfort retaining wall to a system of simple beams for rapid design.8 MUROS DE CONTENCION CON CONTRAFUERTES V.BELLOT MALLEA1.3. VERIFICACIN DE LA CAPACIDAD PORTANTE.-

Por lo tanto:qmax qadmLa magnitud de qmax y qmin puede ser determinada de la siguiente manera:

Donde: h= 1 Momento de inercia por unidad de longitud de la seccin de laBase. Para la presin mxima y mnima, el valor de Y en la ecuacin, es igual

a ,substituyendo los valores precedentes en la ecuacin:

Entonces:

Similarmente:

9 MUROS DE CONTENCION CON CONTRAFUERTES V.BELLOT MALLEA

Nota.- La suma vectorial de V y Ph. Dan la fuerza R como resultante. El momento neto Mnet de estas fuerzas alrededor del punto C, como se muestra en la figura es:

La lnea de accin de la resultante, intersecta la base en el punto E como se ve en la figura. La distancia CE es entonces:

La excentricidad de la resultante , puede expresarse entonces como:

El factor de seguridad con respecto a la capacidad portante es FS = 3.

MUROS DE CONTENCION CON CONTRAFUERTES PASO2.VERIFICACINDEESFUERZOS.- 2.1. DISEO DEL ALZADO O CUERPO.-Clculo del refuerzo de acero por flexin. La componente horizontal de la presin lateral es:Acero Horizontal: El momento ltimo de diseo (Norma ACI 9.2.4), es: Mu = 1.7 M, b= 100 cm

(Con = 0.9 y As de la ltima ecuacin, d= cont.)

Dividir el cuerpo en varias zonas horizontales para obtener los momentos deflexin longitudinales. Use estos momentos para determinar el acero de refuerzo horizontal.

Dividir el cuerpo en varias franjas verticales, calcule los momentos verticales de flexin y el corte en la base del cuerpo y verifique el espesor del cuerpo por corte. Considere puntos de corte para el acero vertical.11 MUROS DE CONTENCION CON CONTRAFUERTES V.W.BELLOT MALLEAAcero VerticalConsiderando la influencia de la zapata como apoyo.

, z= (H h)

El momento ltimo de diseo es: Mu= 1.7 M (Norma ACI 9.2.4)

,b= 100 cm

(Con = 0.9 y As de la ltima ecuacin, d= cont.) Refuerzo de Acero por contraccin y temperatura.De acuerdo con el cdigo ACI seccin 14.3.2 y 14.3.3. Horizontal del Muro:

12 MUROS DE CONTENCION CON CONTRAFUERTES V.BELLOT MALLEA Vertical del Muro:

Ag= rea de la seccin del muro.DISEO DE LOS CONTRAFUERTES.-Por Flexin.-Entonces el momento a cualquier profundidad del muro ser: El momento ltimo de diseo es:

(Norma ACI, Seccin 9.2.4)

De la figura:

13 MUROS DE CONTENCION CON CONTRAFUERTES V.W.BELLOT MALLEAReemplazando en las ecuaciones se tiene:

Por fuerza cortante (Refuerzo Horizontal)

El cortante ltimo de diseo es:

, (Seccin Variable)

y Donde:14 MUROS DE CONTENCION CON CONTRAFUERTES V.BELLOT MALLEA

, S= Separacin entre armadura

Por traccin de la pantalla al contrafuerte (Refuerzo Horizontal).

Y

Nota.- Como refuerzo horizontal se considera el mayor de los dos refuerzoshorizontales (traccin o cortante)Por traccin de la zapata al contrafuerte (Refuerzo Vertical).

15 MUROS DE CONTENCION CON CONTRAFUERTES

YV.BELLOT MALLEA

DISEO DE LA PUNTERA.-Para el diseo de la puntera, ser igual al del muro en voladizo.

Donde: q2= Carga causada por la losa de concreto q3= Reaccin del suelo.Verificacin por Corte:(Actuante)

(Esfuerzo permisible cortante).

16 MUROS DE CONTENCION CON CONTRAFUERTES V.BELLOT MALLEACLCULO DEL REFUERZO DE ACERO POR FLEXIN.

, b= 100 cm, Con y reemplazando As de la Ecuacin.

REFUERZO TRANSVERSAL DE ACERO POR CONTRACCIN Y TEMPERATURA.-De acuerdo con la norma ACI seccin 7.12.2.1As= 0.0018 * AgAg= rea de la seccin del muro.DISEO DEL TALN.-Se analiza y disea en forma similar a la pantalla, es una losa que se apoya en los contrafuertes.

Donde:q1= Carga causada por el suelo arriba del taln (s.H)q2= Carga causada por la losa de concreto (c.H)q3= Reaccin del sueloVERIFICACIN POR CORTE.-(Actuante)

(Esfuerzo permisible admisible)17 MUROS DE CONTENCION CON CONTRAFUERTES V.BELLOT MALLEA

CLCULO DEL REFUERZO DE ACERO POR FLEXIN.-Mu= 1.7Mb.100 cm

Conreemplazando As en la ecuacin.

Refuerzo transversal de acero por contraccin y temperatura.De acuerdo con el cdigo ACI seccin 7.12.2.1As= 0.0018*AgAg= rea de la seccin del muro.

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Structural design of counterfort wall. Make thickness to contain adequate cover.

Tipycal layout for using mat program to solve a plate fixed on three edges. Note use of closer grid spacing at edges to better develop plate curvature.

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Typicial reinforcement fo ra counterfort retaining Wall.

20 MUROS DE CONTENCION CON CONTRAFUERTES V.BELLOT MALLEABIBLIOGRAFA:Foundation Anlisis and Design, J, Bowles.Cimentaciones de Estructuras, C. W. Dunham.Muros de contencin y muros de sotano, J. Calavera, 2da. Edicin. Principles of foundation engineering, Braja M. Das, 3era. Edicin. Reglamento para las construcciones de concreto estructural y comentarios ACI 318-08 y ACIR-08 Manual de construccin de edificios. Roy Chudley.Concreto Armado II. Juan Ortega Garcia.

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