Diseño de muros de corte o placas

Los muros de corte, también llamados placas, son paredes de concreto armado que dada su mayor dimensión en una dirección, mucho mayor que su ancho, proporcionan en dicha dirección una gran resistencia y rigidez lateral ante movimientos laterales.

Estos muros cuentan con tres tipos de refuerzo:

a) Longitudinal: Está ubicado a los extremos del muro, toma tracción o compresión debido a fuerzas a flexión. Se incluye el refuerzo de confinamiento que colabora a soportar el corte en la base que tiende a generar deslizamiento.

b) Horizontal: Toma el corte en el alma.c) Vertical: Toma caga axial, deslizamiento por corte y corte en el alma.

Las placas pueden fallar de diversas maneras y se han identificado distintas respuestas en muros de concreto armado:

a) Flexiónb) Tracción diagonalc) Compresión diagonal (aplastamiento del alma)d) Corte – deslizamiento e) Deslizamiento en base

Diseño de placas

El diseño de muros de concreto armado sometidos a compresión se puede efectuar a través de dos métodos:

a) Método empírico: Se puede aplicar solo si la sección del muro es rectangular y la excentricidad de la carga axial es menor que un sexto de la dimensión del muro, el muro solo está sometido a compresión.

Espesor del muro h será:

h >= menor dimensión del muro/25h >= 10 cm

Para muros de sótano el espesor mínimo es 20 cm.

Luego se debe de estimar la resistencia a compresión del muro a través de:

Donde:

Si la carga de compresión a la que está sometido el muro es mayor que la estimada a través de la expresión anterior, entonces es necesario incrementar las dimensiones

de la sección o analizarla por el método general de diseño de muros. Así mismo, la estructura deberá ser provista del refuerzo mínimo para controlar el agrietamiento de la estructura según la siguiente tabla:

El espaciamiento del refuerzo horizontal y vertical no podrá ser mayor a 3 veces el espesor del muro ni mayor a 45 cm.

El acero vertical no necesitará de estribos lateral si la cuantía del refuerzo, respecto al área bruta del elemento, es menor que 0.01 o si no trabaja a compresión.

En los muros de espesor mayor a 25 cm, el refuerzo horizontal y vertical debe distribuirse en dos capas, como se muestra en la figura. No aplicable en muros de sótano.

En muros cuyo espesor es menor a 25cm es conveniente colocar refuerzo en 2 capas para controlar el agrietamiento siempre que el espaciamiento y recubrimiento lo permitan.

b) Método general de diseño: Se puede aplicar cuando la carga axial se ubica fuera del tercio central y, por lo general, debe considerarse efectos de esbeltez para el análisis.

Cuando la carga actúa en el plano del muro, la resistencia al corte que aporta el concreto se determina con:

Se toma el menor valor de Vc. Y donde:

Un: Carga axial amplificada en el muro.

Mu: Momento flector amplificado en la sección analizada.

Vu: Fuerza cortante en la sección analizada.

d: Peralte efectivo del muro en la dirección paralela a sus caras. Se estima en d=0.8Lw

La resistencia al corte aportado por el refuerzo es:

Vs=(Vu−∅ Vc)∅

El refuerzo horizontal requerido es:

Av= Vs×SFy ×d

Donde:

S: espaciamiento entre varillas de acero

Y la cuantía del refuerzo vertical será:

Estructuras de contención

Elemento constructivo de retención de materiales que garantiza la estabilidad bajo determinados factores de seguridad.

1. Muros de Contención

Son elementos constructivos que funcionan como soporte de los esfuerzos horizontales producidos por el empuje de tierras o en función a los tipos de construcción, se utilizara para contener un terreno natural, relleno artificial o un elemento a almacenar. Además, soportara esfuerzos verticales provenientes de pilares, paredes de carga y forjados.

La Clasificación de los Muros de Contención

a) Por su Diseñoa. Muros con talón y punterab. Muros sin talónc. Muros con talón

b) Por su Funcióna. Contención de tierras: En este caso, se ha de tener en cuenta la

impermeabilización y el drenaje como dos aspectos a controlar.b. Contención de líquidos: La calidad del concreto armado y su durabilidad

es esencial para tener una buena impermeabilización. c) Por su Forma de Trabajo

a. Muros de contención por gravedad: El soporte de los empujes se dará con su propio peso

b. Muros de contención ligeros: Diseñado a flexión

Ejemplo de Muros Pantallas aplicado a un Puente

Para garantizar la estabilidad del terreno y evitar comprometer la estructura aledaña mediante el desconfinamiento del material en la construcción de un estructura se sugiere realizar muros tipos pantalla que tiene como funcionalidades contener tierras.

¿Qué es un muro pantalla?

Los muros pantalla son elementos estructurales subterráneos que se emplearan de forma temporal para la contención y retención de las paredes generadas en el corte.

Este sistema protegerá la integridad del personal y de la estructura durante el proceso constructivo.

¿Por qué hablar de anclajes?

Los anclajes son elementos constructivos que ayudaran a mantener la estabilidad, ya que los muros pantalla poseen delgado espesor en relación a la profundidad excavada y reciben importantes empujes de la tierra, de modo que este recurso les permite reforzar y asegurar su estabilidad.

Diseño de muro de contención

Existen diferentes teorías para poder analizar un muro de contención la que utilizaremos es la de Rankine.

Es importante mencionar que para poder dimensionar el muro se dan unas medidas iniciales (dadas por la experiencia) y se analiza, una vez analizado se obtendrá los factores de seguridad por Volteo y deslizamiento, si alguno no es mayor al mínimo se cambiara la dimensión necesaria para que este pase.

Las ecuaciones del muro de contención son:

- Fuerza activa (empuje de tierra)-

Pa=0.5 γ (H 2 ) KaKa=cos (β )¿

- Momento de Volcamiento

Mo=Ph . H3

FS=MresistMo

>2

- Deslizamiento

FS=ΣV . tan (ϕ2 )+B .C2+Pp

Pa .cos (α)>1.5

Pp=0.5Kp . Df .+2C2 .√Kp . Df

Kp=tan2(45+θ2)

Ejemplo:

Se tiene el muro mostrado en la fig. y se pide verificar las dimensiones. Sabiendo que:

θ=30° , γ=18KNm3

, β=10°

γ 2=19KNm3

,C2=40KNm 2

, θ2=20°

Seccion Area YxA Brazo Momento1 3 70.74 1.15 81.3512 0.6 14.15 0.83 11.74453 2.08 66.024 2 132.0484 15.6 280.8 2.7 758.165 0.595 10.71 3.133 33.55443Pv - 28.29 4 113.16

Vtot= 470.714 Mresis= 1130.01793

- Momento volcamiento

Mo=160.43*7.158/3= 382.79 KN.m

FS = 1130/382.79 = 2.95>2……….oka

- DeslizamientoKp= tan(45+20/2)= 2.04

Pp=0.5x2.04x19x1.5 + 2x40x1.5x2.04^0.5 = 215 KN

FS=2.7 >1.5……….oka

H=7.158mPa=162.9Pv=28.29Ph=160.43