muros_de contencion_parte i ucv pdf
TRANSCRIPT
-
7/24/2019 Muros_de Contencion_parte i Ucv PDF
1/33
-
7/24/2019 Muros_de Contencion_parte i Ucv PDF
2/33
INTRODUCCION
En
el
presente
trabajo
se
presenta
el
anlisis
y
diseo
delos
diferentes
tipos
de
Muros
de
Contencin
o
sostenimiento.
Se
ha
tratado
de
diferenciarlos
muros
decontencin
empleados
en
edificaciones
respecto
de
los
muros
empleados
en
puentes
o
carreteras,
haciendo
notarlas
diferencias
en
las
cargas
de
diseo
las
cuales
difierenun
poco
para
el
caso
de
muros
en
carreteras.
Por
ello
se
muestranlasprincipalesconsideracionesenambascasos
en
particular
en
lo
referido
a
la
accin
de
cargas
y
combinaciones
de
los
mismos,
tal
como
se
vera
en
el
desarrollo
del
presente
trabajo.
2
-
7/24/2019 Muros_de Contencion_parte i Ucv PDF
3/33
CONSIDERACIONES PREVIAS
MURO DE CONTENCION SOSTENI M IENTO
Los
muros
de
contencin
son
estructuras
que
brindan
estabilidad
al
terreno
natural
u
otro
material
cuando
semodifica
su
talud
natural.
Es
utilizado
tambin
como
sostenimiento
lateral
de
rellenos,
en
carreteras,
estribos
yaleros
de
puentes,
alcantarillas,
muros
de
stano
etc.
TIPOS DE MUROS DE CONTENCION
Gravedad .-Estosmuroslogransuestabilidadconsupropiopeso,
son
econmicos
hasta
alturas
de
3m,
por
lo
general
son
de
concreto
ciclpeo.Cantilver
(Voladizo)
.-
Estos
muros
logran
su
estabilidad
ademsde
supropiopesoconelpesodelrelleno,porlogeneralson
de
concreto
armado
y
son
econmicos
hasta
alturas
de
8m.
3
-
7/24/2019 Muros_de Contencion_parte i Ucv PDF
4/33
-
7/24/2019 Muros_de Contencion_parte i Ucv PDF
5/33
5
-
7/24/2019 Muros_de Contencion_parte i Ucv PDF
6/33
Tipos de Estr ibos de Puentes:
DeGravedad
EnVoladizo
Celulares
Prticos
ELEVACION PLANTA
Demuros conContrafuertes6
-
7/24/2019 Muros_de Contencion_parte i Ucv PDF
7/33
Otr as soluciones para sostenimiento lateral
7
-
7/24/2019 Muros_de Contencion_parte i Ucv PDF
8/33
CONSIDERACIONES PARAEL ANALISIS YDISEO
PREDIMENSIONAMIENTO
La
mayora
de
autores
coincide
en
los
siguientes
valores
para
lasdimensiones
preliminares
de
los
muros,
los
cuales
solamente
sonvalores
tentativos
los
cuales
debern
ser
finalmente
confirmados
mediante
los
clculos
finales.
Muro
de
Gravedad
8
-
7/24/2019 Muros_de Contencion_parte i Ucv PDF
9/33
CONSIDERACIONES PARAEL ANALISIS YDISEO
PREDIMENSIONAMIENTO
Muro
en
VoladizoMuro
con
Contrafuertes
9
-
7/24/2019 Muros_de Contencion_parte i Ucv PDF
10/33
== 0.6
ahp
c
Predimensionamiento Estribos de Gravedad
La
base
B
vara
segn:
lacalidaddelterrenodecimentacin
1/10a1/5 Laalturadelestriboh
La
carga
que
recibe
H
b=0.45a0.50h
BB0.45a0.7H
0.45enterrenosrocosos
0.5a0.60
en
terrenosconglomerados
0.6
a
0.7
en
terrenosblandos
C
0.20
a
0.25
de
H
10
-
7/24/2019 Muros_de Contencion_parte i Ucv PDF
11/33
DETERMINACION DEL EMPUJE DETIERRASSOBRE LOSMUROS
FRMULA
SIMPLIFICADA
DE
EMPUJE
DE
TIERRAS
RANKINE
ElefectoactivopasivodelempujedetierrasporelmtododeRankine
es.
Ea
=
1
sH2c(empujeactivo)
2Ep=
1 sH2
(
empuje
pasivo
)
2c
c=tg2(45-/2)
H
=
altura
de
estribo
s=pesoespecficodelterrenoMuro
de
Gravedad
11
-
7/24/2019 Muros_de Contencion_parte i Ucv PDF
12/33
DETERMINACION DEL EMPUJE DETIERRASSOBRE LOSMUROS
Muro
en
Voladizo
12
-
7/24/2019 Muros_de Contencion_parte i Ucv PDF
13/33
DETERMINACION DEL EMPUJE DETIERRASSOBRE LOSMUROS
13
Muro
con
Contrafuertes
-
7/24/2019 Muros_de Contencion_parte i Ucv PDF
14/33
DETERMINACION DEL EMPUJE DETIERRAS
SOBRE LOSMUROS
MuroconContrafuertes14
-
7/24/2019 Muros_de Contencion_parte i Ucv PDF
15/33
EMPUJE DETIERRAS ENESTRIBOS
Elempujedetierrastieneunainclinacinproducidaporelmaterialque trata
de
asentarse,
y
se
asume
su
accin
con
un
ngulo
formado
con
la
horizontal
igual
a
la
mitad
del
ngulo
de
reposo,
del
material
(
).
/2
15
-
7/24/2019 Muros_de Contencion_parte i Ucv PDF
16/33
?
Elngulodereposoasumidovariasegnelmaterial
MATERIAL
ARCILLA 30 -45
ARENA SECA 25 -35
ARENA
HUMEDA
30
-
45
ARENA SATURADA 15 -30
TIERRA COMPACTA 35 -40
GRAVA
30
-
40
CENIZAS 25 -40
CARBON 25 -35
16
-
7/24/2019 Muros_de Contencion_parte i Ucv PDF
17/33
Empuje
de
Tierras
en
Estribos(Manual dePuentesMTC)
Es
linealmente
proporcional
a
la
profundidad
del
suelo
Frmula
del
empuje
lateral
de
suelo:
p
k
s
g
H
106
Donde: p=Empujebsicodetierras(MPa)x100=t/m2(presin
de
suelo) k
=
Coeficiente
de
presin
lateral
de
tierras
s=Densidaddelsuelo(kg/m3)H
=
Altura
del
estribo
(m)
g
=
Aceleracin
de
la
gravedad
(m/s
2
)
La
resultante
de
empujes
laterales
por
peso
del
relleno
se
ubicaa
H/3
sobre
la
base
del
muro
(H
=
altura
total
de
muro)
17
-
7/24/2019 Muros_de Contencion_parte i Ucv PDF
18/33
Cos
Cos
1 os
os
Coeficiente dePresin Lateral (k)
EMPUJE
ACTIVO
(
ka)
En
muros
que
van
a
desplazarse
o
deflectarse
lo
suficiente
para alcanzar
condiciones
mnimas
de
empuje
activo.
k
a
Cos2()
Sen()Sen(i)
2
Donde:
=
ng.
de
friccin
entre
el
suelo
y
el
estribo
=
/2
3/4i=nginclinac.delasuperficiedelrellenorespectoejehoriz.
=
ng.
del
respaldo
interno
del
muro
respecto
a
eje
vertical=ngulodefriccininterna
Para
un
anlisis
en
condiciones
a
largo
plazo
usar
esfuerzosefectivos
y
considerar
empujes
hidrostticos
(si
es
el
caso).
18
-
7/24/2019 Muros_de Contencion_parte i Ucv PDF
19/33
Cos
Cos(
)
1 os
os
Coeficiente
de
Presin
Lateral
(k)
EMPUJE
PASIVO
(
kp
)
kp
Cos2(
)
Sen() Sen(i)
2
Para
suelos
granulares
,
el
Empuje
Pasivo
se
calcula
con
la
frmula
general:
p
k
s
g
H
106
Para
suelos
cohesivos
el
Empuje
Pasivo
se
calcula
con:
p
kp s gH106
2
c
kp
19
-
7/24/2019 Muros_de Contencion_parte i Ucv PDF
20/33
El
empuje
pasivo
se
presenta
cuando
una
fuerza
externa
trata
deempujarelestriboyestereaccionaconunempujealquesedenomina
pasivo
(sentido
contrario
del
activo).
Se
deber
despreciar
este
empuje
a
menos
que
la
base
del
estribo
seextiendapordebajodelnivelmximodesocavacin,yslosedeber
considerar
efectiva
la
longitud
embebida
debajo
de
este
nivel.
20
-
7/24/2019 Muros_de Contencion_parte i Ucv PDF
21/33
Coeficiente
de
Presin
Lateral
(k)
EMPUJE
EN
REPOSO
(
k0)
En
muros
que
se
considera
no
se
van
a
deflectar
o
mover.
Parasuelosnormalmenteconsolidados,murovertical,terrenonivelado
k0
1
Senf
Parasuelossobreconsolidados
k0
(1Senf)(OCR)senf
Donde:
f=ngulodefriccininternadelsuelodrenadoOCR
=Relacin
de
sobreconsolidacin(Arenas
levemente
consolidadas OCR=
1-2,
k0=0.40.6)
(Arenas
fuertemente
consolidadas k0=
1
aprox.
)
Materialesderellenopreferibles:materialesdrenantesgranulares Puedeconsiderarseenrepososilosmurosquedancercadeestructuras
sensibles
a
los
desplazamientos
o
les
sirven
de
soporte
(ej.
Estribos)
21
-
7/24/2019 Muros_de Contencion_parte i Ucv PDF
22/33
Simbologa
i
H
MURO
RGIDO
E
p
H/3
22
-
7/24/2019 Muros_de Contencion_parte i Ucv PDF
23/33
El
empuje
es
uniformemente
distribuido
y
su
resultante
se
ubica
a
H/2
(H
=
altura
del
estribo)
Empujedebidoaltrf ico(LS)Sise tienetrficovehicularcercaalmuro,dentrodeunadistancia
igual
a
la
altura
del
muro,
el
incremento
de
empuje
horizontal
es:
Donde:
p
k
s
g
heq(10
6
)
p
=
incremento
en
el
empuje
horizontal
de
tierras
(MPa)
s
=
densidad
del
suelo
(kg/m3
)
k
=
coef.
presin
lateral
igual
a
kaparacondicionesdeempuje
activo,
y
k0paracondicionesdeempujeenreposo heq
=altura
equival.
de
suelo
para
camin
de
diseo
(m)
23
Altura
muro
(m) h
(m)
1.5 1.2
3.0 0.9
6.0
0.6
-
7/24/2019 Muros_de Contencion_parte i Ucv PDF
24/33
Frmula
Simplificada
de
Empuje
con
Trfico
(en
servicio)
H
=
altura
del
estribo
+ H
h
=
0.60
m.(altura
de
relleno)s
=
1800
kg/m3
1900
kg/m3
s/c
=
1000
kg/m2
H/3H/2 ET
=
Ea
+LS
Ea LS ET
=
1
sH2c+
s
H
h
c
2
ET=1sH(H+2h)c2
d
=
H
(
H + 3h'
)
3
H
+
2h
c
=
tg2
(45/2)
24
-
7/24/2019 Muros_de Contencion_parte i Ucv PDF
25/33
EmpujeSsmicodeTierras(MtododeMononobeOkabe)
HIPTESIS:
Lacimentacinsedesplazalosuficienteparaquesedesarrollenlas condicionesdemximaresistenciaopresinactivaenelsuelo.
El
relleno
es
granular,
con
ngulo
de
friccin
. Elrellenoesnosaturado,demodoquenoseconsideranproblemas
de
la
ecuacin
(deben
colocarse
drenajes).
25
-
7/24/2019 Muros_de Contencion_parte i Ucv PDF
26/33
Cos
Cos
Cos(
)
1
Cos
Cos
Empuje
Ssmico
de
Tierras(MtododeMononobeOkabe)
EMPUJEACTIVOSSMICO
EAE1/2g H2
(1
kv)kAE 104
EAE =Fuerzaactivadelsuelo(t) kh=Coef.acelerac.horizontalg
=
Acelerac.
de
la
gravedad
(m/s2)
kv=Coef.aceleracinvertical =Densidaddelsuelo(kg/m3) KAE=Coef.activossmico
H =
Altura
del
estribo
(m)
kAE
Cos2( )
Sen() Sen( i)
2
=
ngulo
de
friccin
interna
del
suelo
i+q
=arctankh/(1-kv)i=inclinacindelasuperficie derellenorespectoaejehorizontal=ng.defriccinentreelsueloyelestribo=/23/4=ngulodelrespaldointernodelmurorespectoaejevertical
26
-
7/24/2019 Muros_de Contencion_parte i Ucv PDF
27/33
Co s
Cos
Cos(
)
1 o s
os
Empuje
Ssmico
de
Tierra(MtododeMononobeOkabe)
EMPUJEPASIVOSSMICO
EPE1/2 g H2
(1
kV)kPE104
EPE =Fuerzapasivadelsuelo(t) kh=Coef.acelerac.horizontalg
=
Acelerac.
de
la
gravedad
(m/s2)
kv=Coef.aceleracinvertical =Densidaddelsuelo(kg/m3) KPE=Coef.activossmico
H =
Altura
de
la
cara
de
suelo
(m)
kP E Co s
2( )
Sen( ) Sen( i)
2
=
ngulo
de
friccin
interna
del
suelo
i+
=arctankh/(1-kv)i=inclinacindelasuperficie derellenorespectoaejehorizontal=ng.defriccinentreelsueloyelestribo=/23/4=inclinacindelmurorespectoaejevertical
27
-
7/24/2019 Muros_de Contencion_parte i Ucv PDF
28/33
Finalmente
el
empuje
ssmico
actuante
es:
Eae =Empujeactivossmico
Ea =
Empuje
activo
de
tierras
Eae=EaeEa
Estasdosfuerzasltimasactan
generandoelmomento devolteo
Mv =EaxH/3+EaexH/2
28
-
7/24/2019 Muros_de Contencion_parte i Ucv PDF
29/33
Control de Estabil idad del M uro
1.-
Condicin de Volteo.-
El
Factor
de
Seguridad
(F.S.)
para
evitar
el
volteo
debe
ser
mayorque
2
y
esta
dado
por
la
siguiente
expresion
:FS=
MR/MV 2
2.-
Condicin de Deslizamiento.-
El
Factor
de
Seguridad
(F.S.)
para
evitar
el
deslizamiento
debe
ser
mayor
que
1.5
y
esta
dado
por
la
siguiente
expresion
:FS=
(FVTan)/FH1.53.-Condicin de Capacidad admisible del suelo.-
Es
deseable
que
la
resultante
este
ubicada
dentro
del
tercio
centralal
igual
que
en
las
cimentaciones
de
columnas,
ello
se
controla
con
la
excentricdad.
La
capacidad
portante
del
suelo
no
debe
ser
excedidad
por
la
presion
actuante
sobre
el
suelo.Excentricidad
e=
B/6
act
-
7/24/2019 Muros_de Contencion_parte i Ucv PDF
30/33
Control de Estabilidad del Estr ibo1.-Condicin de Volteo.-
El
estribo
es
sometido
a
fuerzas
que
lo
hacen
estable
y
tambin
a
fuerzasque
lo
procuran
desestabilizar
(voltearlo)
por
lo
tanto
hay
que
verificary
asegurar
su
estabilidadMR>MV
Siendo
(AASHTO
10.5.6):
Para
E.L.
Resistencia
I:
Arcilla,
resistencia
obtenida
por
ensayos
CPT 0.50Arcilla,enelrestodecasos 0.60Arena,resist.obtenidaporensayosSPYyCPT 0.35-0.45Arena,resist.obtenidaporensayodepenetracin 0.55
(cono)
Roca 0.60
ParaE.L.Evento Extremo I: 1.00
ParaE.L.Servicio I: 0.50
30
-
7/24/2019 Muros_de Contencion_parte i Ucv PDF
31/33
2.Deslizamiento
La
fuerza
que
se
opone
al
Empuje
horizontal
es
el
peso
de
la infraestructura
y
las
cargas
verticales
actuantes
afectadas
por
la
friccinque
se
presenta
en
la
base
del
estribo.
Para
asegurar
la
estabilidad
del
estribo,
debe
cumplir:T
FV
Tan
>
FH
T
=
Factor
de
resistencia
al
corte
entre
suelo
y
cimentacin
Tan=Tan(vaciadoensitio)0.8Tan(prefabricado)
=
ngulo
de
friccin
interna
del
suelo
(35
suelo
compactado)
Valores
de
TparaResistenciaI:Concretoprefabricadovaciadosobrearena 0.90Concretovaciadoenobrasobrearena 0.80Sobrearcilla,conresistenciaalcortemenora0.5veceslapresin
normal,
estimada
por
ensayos
CPT
0.80
Sobrearcilla,enelrestodecasos 0.85Sobresuelo 1.00
Valor
de
TparaEvento Extremo I: 1.00
31
-
7/24/2019 Muros_de Contencion_parte i Ucv PDF
32/33
3.Control de Presiones (contina)
No
se
aceptan
tracciones,
por
lo
cual
la
excentricidad
est
limitada
de
la
siguiente
manera:
E.L.
Resistencia
I:Alcimentarensuelo: eB/4 Alcimentarenroca: e3B/8
E.L.
Evento
Extremo
I:
Si
EQ=0: eB/3
SiEQ
=
1
:
e2B/5
Si
EQ=0.5: e11B/30(interpolando)
E.L.
Servicio
I:Entodosloscasos: eB/6
32
-
7/24/2019 Muros_de Contencion_parte i Ucv PDF
33/33
Control de Estabilidad del Estr ibo
FUERZAS RESISTENCIA I Y SERVICIO I
BR
1.8m sobre
FUERZAS EVENTO EXTREMO I
BR
1.8m sobre
Ejedeapoyosup.rodadura
DCyDW(Super)
LL
Ejedeapoyosup.rodadura
DCyDW(Super)
LL
Eq
EaV,EaV EAEV
EaH EAEH
EaH
H/2
DC(Infra)EaH
H/2
DC(Infra)
H/3
H/3
0,0 0,0
33