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MUROS DE CONTENCIÓN Y SU FUNCIONAMIENTO
Los muros de contención es una estructura que se utiliza para
proporcionar soporte lateral a un talud de suelo vertical o próximo a la
vertical. Se utilizan para detener masas de tierra u otros materiales
sueltos cuando las condiciones no permiten que estas masas asuman sus
pendientes naturales. Estas condiciones se presentan cuando el ancho de
una excavación, corte o terraplén está restringido por condiciones de
propiedad, utilización de la estructura o economía.
PARTES DE UN MURO DE CONTENCIÓN
Puntera: Parte de la base del muro (cimiento) que queda debajo
del intradós y no introducida bajo el terreno contenido.
Tacón: Parte del cimiento que se introduce en el suelo para ofrecer
una mayor sujeción.
Talón: Parte del cimiento opuesta a la puntera, queda por debajo
del trasdós y bajo el terreno contenido.
Alzado o cuerpo: Parte del muro que se levanta a partir de los
cimientos de este, y que tiene una altura y un grosor determinados en
función de la carga a soportar.
Intradós: Superficie externa del alzado.
Trasdós: Superficie interna del alzado, está en contacto con el
terreno contenido.
El diseño de un muro de contención requiere la determinación de
las presiones laterales que sobre el actúan. Estas presiones dependen
tanto del tipo de muro, de su grado y forma de movimiento, como también
el tipo de suelo, de las condiciones del drenaje y de la geometría del
problema. Dependiendo de las presiones se deberá examinar los valores
límite que pueden desarrollarse dentro de una masa de suelo semi-infinita
que se encuentra en estado de equilibrio plástico, definido como la
condición en la cual cada elemento de la masa de suelo se encuentra
simultáneamente en el punto de falla. El análisis está basado en el trabajo
inicial de Rankine (1857), el cual constituye un medio apropiado para
introducir conceptos fundamentales sobre presión del suelo, y sirve de
base para el estudio de estados de esfuerzos más complejos asociados
con las obras de ingeniería que incluyen no solo muros de contención,
sino también taludes y cimentaciones.
Deberá evitarse:
La caída del muro por efecto de su giro sobre una arista.
El deslizamiento paralelo a su asiento sobre el suelo.
El muro contrarresta el empuje del terreno con:
Su peso propio.
El peso de la tierra sobre un elemento del muro (talón o puntera).
Consideraciones Previas.
Los muros de contención pueden ser construidos con hormigón,
mampostería común, en masa o armado, previa ejecución del
encofrado correspondiente. Aunque casi todos son construido
actualmente con concreto armado.
CLASIFICACIÓN DE MUROS DE CONTENCIÓN
De acuerdo a su Diseño
Muros con Talón y Puntera: para construir este muro es necesario
sobrepasar la línea de edificación, a nivel de los cimientos.
Muros sin Talón: por lo general al construirlo resulta con un aumento
de dimensión en la puntera de la zapata.
Muros con Talón: ídem el primer caso, necesitan sobrepasar la línea
de edificación. El resultado es similar al muro sin talón, pero trabaja de
otra manera; esta es la mejor solución ante inestabilidades por posible
vuelco.
De acuerdo a su Función
Contención de tierras: cuando el muro se destina a contener sólidos,
éstos por lo general son tierras; la impermeabilización y el drenaje son
dos aspectos importantes para controlar el paso de agua del terreno hacia
el interior de la edificación.
Contención de líquidos: para esta función es necesario conseguir la
continuidad del hormigón a fin de lograr una buena impermeabilización.
Para ello se efectúa un vibrado con un control adecuado, para evitar
huecos y juntas.
De acuerdo a su Forma de Trabajo
Muros de contención por gravedad: soportan los empujes con su
peso propio. Los muros construidos con hormigón en masa u hormigón
ciclópeo, por ser más pesados, se utilizan habitualmente como muro de
gravedad ya que contrarrestan los empujes con su propia masa. Las
acciones que reciben, se aplican sobre su centro de gravedad. Este tipo
de muro de contención de gran volumen, se realiza de poca altura y con
una sección constante; aunque también existen los de tipo ataluzados o
escalonados.
Muros de contención ligeros (a flexión): cuando el muro trabaja a
flexión podemos construirlo de dimensiones más livianas. Dado que
aparecen esfuerzos de flexión, la construcción se efectúa con hormigón
armado, y la estabilidad está en relación a la gran resistencia del material
empleado. El diseño del muro debe impedir que flexione, ni produzca
desplazamientos horizontales o vuelque, pues debido a los empujes, el
muro tiende a deformarse. En la flexión aparecen esfuerzos de tracción y
compresión. Por ello existen formas particulares para disponer las
armaduras en estos muros.
FASE DE CONSTRUCCIÓN DE UN MURO DE CONTENCIÓN ARMADO
1. Replanteo.
2. Excavación y movimiento de tierras.
3. Colocación de la armadura de la zapata, dejando esperas.
4. Hormigonado de la zapata.
5. Ejecutar el encofrado de la cara interior del muro.
6 Colocación de la armadura del muro de contención.
7. Encofrado de la cara exterior.
8. Puestas en obra y vibrado del hormigón.
9. Desencofrado.
SISTEMA DE DRENAJE
Existencia de agua en el terreno puede producir reblandecimiento
de la masa de tierra, modificando la estructura e incrementando el
empuje. Para controla y eliminar los riesgos posibles por acumulación de
agua en la parte posterior del muro, se debe instalar un sistema de
drenaje. (Este sistema de drenaje son agujeros llamados
mechinales).cuya función consiste en desaguar.
Estudio a realizar para su diseño.
El primer paso de estudio para el reconocimiento y auscultación es toma
el diseño de cualquier construcción y por tanto de todo muro de
contención. En este por doble razón, para conocer su presión admisible,
su adherencia y su peso especifico. La auscultación de terreno se realiza
de diversas formas y con diferentes aparatos. De la resistencia de terreno
depende de la facilidad de penetración del objeto del estudio. Los
métodos de auscultación consisten en efectuar sondeos y de medir la
resistencia que el terreno ofrece a la penetración de diversos aparatos. El
equipo más utilizado es el penetrómetro y las ondas holandesas, el más
utilizado es la penetración de la cucharada sacamuestras normal. El
terreno se debe reconocer también cara a las edificaciones aledañas ya
que sus cimientos pueden producir empujes elevados sobre todo cuando
existe proximidad.
TIPOS DE MUROS
Muro de tierra armado.
Está constituido por un suelo granular compactado en el que se
colocan banda de refuerzo horizontales y verticales a intervalos regulares.
Por lo general las bandeas son de aceros inoxidable, aluminio o plástico o
materiales biodegradables. La principal consideración para la realización
de su diseño son sus propiedades de fricción y sus resistencia a su
tensión, ya que la masa se estabiliza a su fisión que se desarrollo dentro
de las bandas y el suelo circundante; su acción simultánea produce una
acción en las bandas. Para prevenir el desmoronamiento local del suelo
se cubre la superficie con un revestimiento formado por unidades
individuales, que pueden ser de acero con sección lateral relativamente
flexible o placas delgada de concreto prees forzado, cada una ligada a
una banda de refuerzo. La estructura posee una flexibilidad considerable
y pueden soportar asentamientos diferenciales apreciables. Este tipo de
muro tiende a ser el más económico cuando la altura es mayor que 10 a
12 metros. Las bandas de refuerzo pueden fallar por tensión o por
adherencia.
Muros voladizo
Se utilizan para trabajos temporales donde la altura libre por lo general
es inferior a los 6 metros, si se considera un muro rígido de arena, la
tablestaca gira hacia afuera alrededor de un punto cercano a su base; de
esta forma se genera presión pasiva en el lado interior por debajo del
punto de rotación. Cuando se acerca la falla por penetración, el punto de
rotación se aproxima a la pata de la tablestaca y la distribución de presión
de la tablestaca tiende a la forma clásica. Con un adecuado factor de
seguridad con respecto a la resistencia al corte en el lado pasivo.
Es posible calcular la profundidad de penetración necesaria si se
toman momentos alrededor de la pata. Para una penetración que cumple
con el factor de seguridad al momento máximo real que actúa sobre la
tablestaca es inferior a la corresponde a la condición de soporte libre de la
tierras.
Muros pantalla.
Los usos de este muro en la construcción es importante ya que se
puede utilizar en sótano pasaje subterráneo y otras estructura
subterránea, esto muro por lo general se atirantan con anclajes. La
distribución de presión lateral que finalmente resulta sobre el muro
depende del tipo de movimiento del muro. Si solo existe una línea de
tirantes cercanos al extremo superior del muro. Es probable que la
distribución sea triangular, en tanto se instala múltiple líneas de tirantes
repartidos en la profundidad del muro sea de forma rectangular o de
trapecio. Entonces el muro se diseña de forma de una viga continua.
Muros tablestacado
Es el tipo de muro más común cuando se trata de construcciones
ribereñas. Por lo general es más económico que el muro de gravedad. El
muro se conforma hincando tablestacas a lo largo de la línea requerida;
posteriormente puede excavarse el suelo al frente del tablestacado
(hincando y dragados) o rellenarse por detrás de este (hincados y
rellenados). A menudo se provee un soporte lateral cerca al extremo
superior del muro mediante el uso de barra tensora y bloques de anclaje.
El trabajo de bloque consiste en la movilización de la resistencia pasiva
del suelo, por lo tanto debe estar colocado por detrás de la zona activa del
muro. El comportamiento del muro es muy complejo a la interacción
suelo- estructura que resulta de la flexibilidad de la tablestaca. Varios
métodos de diseño han sido propuestos de soporte libre de tierra
desarrollado a partir del método clásico del siglo XIX para la distribución
de la presión de tierras sobre los muros rígidos.
Muro de gaviones.
Están formado por cajas metálicas llenas de agregado por rocas, a
menudo con sección transversal de un metro por un metro y de dos metro
de largo ( 1m * 1m * 2 m). la estabilidad de los bloques individuales debe
estudiarse tanto como la de la estructura en su totalidad. Estos muros
fueron utilizado por Audova (1978).
Muros encribados.
Mayormente los durmiente y los tensores son prefabricados en
concreto reforzado, pueden ser metalico o de madera. El muro se
contruye fabricando el armazon en unidades de pequeñas altura (menore
de un metro) sobre el nivel de relleno granular del interior del muro; los
muros pequeños de 1 a 2 metros pueden ser verticales, pero en los muros
mas altos es usual tener una inclinacion de al menos 1 a 5 metros. El
espacio vertical entre los durmientes no puede ser superior a 200 mm
para asi poder detener el relleno de manera adecuada.
Para proposito de diseño los durmientes se toman como vigas
simplemente apoyada entre los tirantes. Los miembros frontales estan
sujeto a la presion en reposo del suelo que esta al interios del muro, en
tanto que los mienbro posteriores tienen que resistir la diferencia entre la
presion de reposo del interior y la presion activa exterior debida al relleno.
Muro de Gravedad
Utiliza su propio peso como elemento estabilizador, no estando
diseñado” para que trabaje a tracción. Son muros de hormigón en masa
en los que la resistencia se consigue por su propio peso. Normalmente
carecen de cimiento diferenciado, aunque pueden tenerlo. Su ventaja
fundamental es que no van armados, con lo cual no aparece en la obra el
trabajo de la ferralla. En este muro el asentamiento máximo se produce
bajo la pata (donde la presión de contacto es superior) y en consecuencia
el muro se inclina hacia fuera. También se produce un desplazamiento
hacia afuera y así el muro experimenta a la vez una rotación por
traslación.
Muro de hormigon textil
El hormigón en las obras civiles se usa como material de gran dureza
y resistencia. Está elaborado por una lámina de PVC sobre la que se
dispone una matriz de fibras especiales impregnadas en cemento en
polvo. Este hormigón de tela se utiliza para cubiertas, tanques de agua,
defensas de inundaciones, revestimiento de túneles, muros de
contención, control de erosión, etc. La facilidad de usarlo es la rapidez,
flexibilidad y longevidad; ellas son unas de algunas de las características
fundamentales de este tipo de muro.
FOTOS DE DIFERENTE TIPOS DE MURO DE CONTENCION.
Muro de Gaviones.
Muro de Pantalla
.
Hormigón Textil
CONCLUSIONES
En el siguiente trabajo que hemos realizado se obtuvo el
conocimiento acerca de los muros de contención que deben emplearse
cuando existe amenaza de taludes o debilidades de terreno lo cuales se
conocen como fuerzas mecánicas peligrosas.
Estos muros se utilizan para detener masa de suelos u otro
material suelto cuando las condiciones no permiten, que esta masa no
asuma su pendiente natural. Para cada característica del suelo se puede
proyectar un tipo específico de muro, nosotros como futuro ingeniero
debemos tomar en cuenta la mayor resistencia y el menor costo teniendo
como principal probabilidad los Muros Ecológicos (Muros de Gaviones)
etc.
BIBLIOGRAFIA
Mecánica de suelo, Peter L. Berry – David Reid, Editorial Mc Graw
Hill, Año 1993, Santa Fe de Bogota Colombia.
Muros de Contencion, Jose Barros, Monografia de la Construccion,
ediciones Ceeac S.A. 2005.
Diseño de Estructura de concreto Arthur l. Nilson.
Imágenes de Tipos de Muros.
Fuente en línea: http://www.concretecanvas.co.uk/
18/07/2011; 10:00 AM
República Bolivariana de VenezuelaMinisterio del Poder Popular para la Educación Superior
I.U.P. Santiago MariñoExtensión Caracas
Cátedra: Mecánica de Suelo
Nombres:
Albyns Hernandez 17.024.670Elías Zambrano 16.600.889
Caracas, 17 de Julio de 2011