CAPITULO4.09

Ingeniera Geotcnica Profesor Oscar Echeverri Ramrez

1

Captulo 4. Estructuras de contencin. Funcin: contener (retener) masas de suelo. Las estructuras de contencin pueden ser: 1. Muros de contencin. 2. Entibados. 3. Tablestacas. 4. Tierra armada y Tierra reforzada. 1. Muros de contencin Nomenclatura y aplicaciones

Corona

Taln

Vstago

Zarpa

Base o cimentacin

Corona

Taln

Vstago

Zarpa

Corona

Taln

Vstago

Zarpa

Base o cimentacin

Lleno

Corte

Lleno

Corte

LlenoLleno


2

1.1. Clases de muros de contencin 1.1.1Muros de gravedad Concreto simple o ciclpeo. Altura h 5 m

Wh

La estabilidad la proporciona su propio peso W. 1.1.2. Muro en voladizo Concreto reforzado. Ensanchado en su base.


3

1.1.3. Muro pantalla o muro cortina Caracterstico de stanos o semistanos. Concreto reforzado o mampostera. Con restriccin al movimiento en su parte superior. 1.1.4. Muro con contrafuertes Concreto reforzado con tabiques de refuerzo. Muro en voladizo con tabiques de refuerzo. til en muros de gran longitud.

1.1.5. Muro de gaviones Canastas de acero o mallas plsticas llenas de piedra. Muro modular de gran flexibilidad.

MURO

LOSA

COLUMNA

VIGA

AMARRE

MURO

LOSA

COLUMNA

VIGA

AMARRE

CONTRAFUERTECONTRAFUERTE


4


5

1.1.6. Muros con elementos prefabricados de concreto


6


7

1.1.7. Otros muros Sacos plsticos rellenos de suelo o concreto (bolsacreto)

1.2. Criterios de diseo Informacin general:

Topografa define la altura. Calidad del suelo a utilizar como material de lleno y de

cimentacin (peso unitario, resistencia por friccin, adherencia y capacidad de soporte admisible).

Facilidades constructivas. Disponibilidad de materiales.


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1.3. Dimensionamiento preliminar 1.3.1. Muro de gravedad

b 0,3 m (Facilidad de vaciado del concreto) 0,3h B 0,4h D 1 m

B

b

D

1.3.2. Muro en voladizo

b 0,2 m 0,40h B 0,7h

1

e

B

D B/3

h48

1012

he

h

1012

hf

h D 1 m

Pendiente: Horizontal: 12 Vertical (1:48) 1.3.3. Muro con contrafuerte Se conservan las dimensiones para muro en voladizo.

Separacin entre tabiques: entre 3

2

3

hL

h

Espesor del tabique 0,2 m.


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1.3.4. Muro de gaviones

hBh

2

D 0,6 m

h

D

B 1.4. Fuerzas que actan 1.4.1. Empuje

ha H

H/3EH

EV

qmax qminBF

WT

H2

2

2

1HkE HH =

2

2

1HkE VV =

2

22

1HkE PP =

=

HP Kk

2

3

2


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1.4.2. Peso del lleno y de la estructura

LLENOLLENO llenoreaW = PIEDRAOCONCRETOMURO muroreaW =

MUROLLENOTOTAL WWW +=

1.4.3. Fuerza entre la base del muro y el suelo de cimentacin

( ) BctanEWF bbVTOTAL ++= ncimentacidesuelomurobasefriccindengulob =

ncimentacidesuelomurobaseadherenciacb =

( ) bVTOTAL tanEWF += (Suelo puramente friccionante). BcF b = (Suelo puramente cohesivo).

1.4.4. Presin de contacto

+

=

B

e

B

verticalesFuerzasq

61

mx

=B

e

B

verticalesFuerzasq

61mn

1.5. Anlisis de estabilidad 1.5.1. Interna Clculo de secciones de concreto y refuerzo aptas para soportar los esfuerzos. 1.5.2. Externa 1.5.2.1. Volcamiento o giro (sin empuje hidrosttico)


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ha H

H/3EH

EV

B

WT

H2 Ep

H2/3 MUROLLENOTOTAL WWW +=

( )despreciaseEBE

HE

aWFS

volcadorMomento

dorestabilizaMomentoFS

ovolcamientalSeguridaddeFactorFS

P

VH

TOTALV

V

V

0,2

3

0,2

=

=

=

Si la resultante de WTOTAL y E, cae en el tercio medio de la base, se

cumple condicin de 0,2VFS . 1.5.2.2 Deslizamiento (sin empuje hidrosttico)

hH

EH

B

H2 Ep

F


12

( )cohesinyfriccinconSuelo

E

BcEWFS

ntodeslizamiegeneranqueFuerzas

ntodeslizamiealoponensequeFuerzasFS

ntodeslizamiealSeguridaddeFactorFS

H

bbVTOTALD

D

D

5,1tan

5,1

++

=

=

=

( )

utilizadamasEcuacinE

EWFS

H

bVTOTALD 5,1

tan

+=

Alternativas para mejorar el FSD: Considerar la mitad del empuje pasivo

( )5,1

5,0

++=

H

PbVTOTALD E

EtanEWFS

Construir una llave en la base del muro: as se logra bajar el

plano de falla y se puede asumir que =b . La construccin de la llave, aumenta la altura de clculo H=H+a (siendo a la altura de la llave). As mismo, se aumenta el peso sobre el plano de falla y Ep.

H

a

HH

ab


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0,2b

a Si a=0,5m ; b=0,6 -0,8m

Cambiar el material de lleno por otro de mejor calidad (se disminuye el empuje).

Aumentar la base del muro.

Nota: En muros de gaviones =b .

1.5.2.3. Falla por capacidad de soporte del suelo de cimentacin

+

=

B

e

B

verticalesFuerzasq

61mx

=B

e

B

verticalesFuerzasq

61

mn

Si admisiblemx qq > : Cambiar dimensiones o forma del muro, disminuir e (buscar que

Rw caiga en el tercio medio de la base). Apoyar la cimentacin sobre un suelo de mayor capacidad de

soporte. Utilizar un sistema de cimentacin profundo (pilotes, pilas). 1.5.2. Falla por asentamiento excesivo. Calcular el asentamiento S.

Si orecomendadcalculado SS > : Buscar un sistema de cimentacin ms superficial o ms

profundo. Construir un muro ms flexible (muro en gaviones por ejemplo). 1.6. Drenaje en muros de contencin Problemas ocasionados por la acumulacin de agua detrs de muros de contencin:


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Disminucin de la resistencia al corte del suelo. Aumento del empuje. Erosin de la cimentacin del muro. Probabilidad de expansin del suelo (material de lleno y suelo de

cimentacin).

Dmnimo=10cm.

Espaciamiento horizontal: 1,5-2,0m.

Geotextil No

Tejido

Grava

Tubera

ranurada

Filtro francs

Geotextil No

Tejido

Grava

Tubera

ranurada

Filtro francs

Tubera plstica

ranurada envuelta

en geotextil NT

Tubera plstica

ranurada envuelta

en geotextil NT

Geotextil No

Tejido

Grava

Tubera

ranurada

Geotextil No

Tejido

Grava

Tubera

ranurada

Geotextil No

Tejido

Grava

Tubera

ranurada

Geotextil No

Tejido

Tubera plstica

ranurada

Malla plstica

Geodrn

Geotextil No

Tejido

Tubera plstica

ranurada

Malla plstica

Geodrn

Geotextil No

Tejido

lagrimal

odo

tronera

Barbacn

Tubos de PVC

Geotextil No

Tejido

lagrimal

odo

tronera

Barbacn

Tubos de PVC


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2. Entibados Estructuras de contencin utilizados para reforzar las paredes de una excavacin.


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hTabln o

lmina

Puntales o codales

h

h

Alturas h 3-4 m. Materiales: madera, metal o concreto. Diseo: tabln o lmina como viga apoyada en puntales. El primer puntal se considera como un apoyo simple y los dems como articulaciones. Debe considerarse, la falla por el fondo de la excavacin.


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Distribucin de presiones:

0,75h

hka

0,25h

Arcillas

cohesinc

h

cka

=

=4

1

hArenas

hka 65,0

h - h

hka

h

h

h k Arena 0,4h 0,2 0,3 Arcilla dura(N>4) 0,4h 0,2 0,4 Arcilla blanda(N


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h 5m.( si no existe anclaje).

5m h 12 m.(anclaje) ; h > 12 m. (varios niveles de anclaje)

Manual Anclajes de inyeccin ISCHEBECK TITAN.


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muerto

h

DTablestaca

Tirante h

Materiales: madera (muro de poca altura), concreto (cuando se

construye contra el agua) y metlicas (ms usadas). Diagrama de presiones:

D

A

Ea

EP

EP

El equilibrio de fuerzas y momentos determina la profundidad de

empotramiento D. D: profundidad de empotramiento Se obtiene a partir de considerar que la de momentos con respecto a A sea nula.


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4. Tierra armada y Tierra reforzada

Llantas Llantas Tirante Llantas Llantas Tirante

Tirante Prefabricados

de concreto Prefabricados

de concreto Tirante

Prefabricados

de concreto Prefabricados

de concreto


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22

Los tirantes proporcionan la resistencia a la tensin que no

posee el suelo. Las fuerzas que se producen en la masa del suelo se transfieren

a las tiras de refuerzo por friccin. Anlisis que deben realizarse:

Estabilidad de todo el conjunto (semejante a un muro de gravedad).

Estabilidad interna, para definir longitud de los tirantes y su espaciamiento horizontal y vertical, garantizando que no se produzca deslizamiento del suelo respecto a ellos.

Procedimiento de diseo:

Tantear varias cuas. Hallar Tmx.

2/45 +

W

T

F

T

WF

Distribucin de presiones:

Ea

EPf

f

f

f: fuerza de friccin entre el tirante y el suelo.


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Si el tirante es corrugado, se ha observado que la falla se produce en superficies ligeramente fuera de l. (Utilizar entonces, f= resistencia por friccin del lleno). Si el tirante es liso, la friccin puede reducirse hasta valores tan

bajos como 2

.

Compactacin del lleno: suficiente para garantizar una adecuada friccin (si se excede en la compactacin se pueden generar esfuerzos residuales que disminuyen la eficiencia de los tirantes y deforman el frente del muro).

Tierra reforzada con geotextil.

GeotextilGeotextil


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