Muros en voladizo Mecánica de Suelos II AUTORES:
SEBASTIÁN PINOS.
PATRICIO PALACIOS. CICLO 2014A QUITO - ECUADOR
Muros en voladizo.
Este tipo de muro resiste el empuje de tierra por medio de la acción en voladizo de una pantalla vertical empotrada en una losa horizontal (zapata), ambos adecuadamente reforzados para resistir los momentos y fuerzas cortantes a que están sujetos.
Muros en voladizo.
Son económicos para alturas menores de 10 metros.
La forma más usual es la llamada T, ayuda a impedir el volcamiento y lastra el muro aumentando la fricción suelo-muro en la base, mejorando de esta forma la seguridad del muro al deslizamiento.
Si el terreno no está drenado adecuadamente, se puede presentar presiones hidrostáticas no deseables.
Predimensionamiento.
El predimensionado de los muros de contención en voladizo se hace en función de la altura H del muro, pueden ser necesarias varias iteraciones si se pretende lograr la estabilidad y la optimización de la estructura.
Drenajes.
Los muros de contención fallan por una mala condición del suelo de fundación y por un inadecuado sistema de drenaje.
Cuando parte de la estructura del muro de contención se encuentra bajo el nivel freático, la presión del agua actúa adicionalmente sobre él. En la zona sumergida la presión es igual a la suma de la presión hidrostática más la presión del suelo calculada.
Resulta más económico proyectar muros de contención que no soporten empujes hidrostáticos, colocando drenes que canalicen el agua de la parte interior del muro a la parte exterior
Estabilidad.
Teoría de la presión de tierra de Rankine.
1.
Línea vertical AB a través del punto A (localizado en el borde del talón de la losa base)
2.
Las ecuaciones de Rankine se determinar la presión lateral sobre AB
3.
El análisis de la estructura contempla la determinación de las fuerzas que actúan por encima de la base de fundación
usan
para
Estabilidad.
La presión que la tierra ejerce sobre el muro que la contiene, si el muro no se mueve se dice que existe presión de reposo; si el muro se mueve alejándose de la tierra o cede, la presión disminuye hasta una condición mínima denominada presión activa. Si el muro se desplaza contra la tierra, la presión sube hasta un máximo denominado presión pasiva.
Estabilidad al volcamiento y deslizamiento.
Para estudiar la estabilidad al volcamiento, los momentos se toman respecto a la arista inferior de la zapata en el extremo de la puntera. C
Mo Momentos de las fuerzas que tienden a volcar la estructura respecto a C
Mr Momentos de las fuerzas que tienden a resistir el volteo respecto a C
Estabilidad al volcamiento y deslizamiento.
Para el cálculo del momento resistente, un método que es de gran utilidad, es el elaborar una tabla como se muestra.
El peso del suelo arriba del talón y el peso del concreto también contribuyen al momento resistente
Estabilidad al volcamiento y deslizamiento.
Componente vertical de Pa.
Produce un momento con respecto a C igual a:
FSv
Estabilidad al volcamiento y deslizamiento.
El factor seguridad contra el desplazamiento es:
Fr: Fuerzas resistentes horizontales.
Fd: Fuerzas actuantes horizontales.
Estabilidad al volcamiento y deslizamiento.
La resistencia cortante de suelo debajo de la losa de base es:
ARTIFICIO: Por unidad de longitud, se tiene que:
Pp es una fuerza resistente
Existe una única fuerza actuante que produce deslizamiento.
Estabilidad al volcamiento y deslizamiento.
El factor de seguridad al deslizamiento FSd queda expresado como:
Sin dentellón.
Con dentellón.
Presiones de contacto.
Presiones de contacto.
La determinación de σ max y σ min, se calcula de la siguiente manera:
El momento neto de estas fuerzas es:
La excentricidad se calcula mediante:
Los esfuerzos en la punta y talón son:
Presiones de contacto.
El factor de seguridad contra la falla por capacidad de carga se determina mediante la expresión:
Este factor, generalmente, es requerido bajo el valor de 3.
Presiones de contacto.
La excentricidad e de la fuerza resultante, medida respecto al centro de la base, no debe exceder el sexto de ella, en este caso el diagrama de presiones es trapezoidal.
La presión máxima de contacto muro-suelo de fundación, no debe exceder la presión admisible o capacidad de carga del suelo de fundación.
En zonas donde la temperatura llega a alcanzar valores bajo cero grados centígrados, la profundidad de fundación debe ser suficiente para evitar los movimientos producidos por la congelación y el deshielo.
Los sismos aplican cargas dinámicas de corta duración con deformaciones unitarias asociadas a este tipo de carga que pueden inducir efectos que modifican la resistencia al corte
En arenas sueltas saturadas, el problema de licuación o licuefacción desencadena la siguiente problemática; cuando se vibra una arena seca o húmeda, ésta se densifica, pero si está saturada, la tendencia a disminuir el volumen incrementa la presión de poros, si esta se hace igual a la presión total resulta en esfuerzos efectivos nulos, en consecuencia la resistencia al corte se pierde completamente, transformándose la arena en un fluido (arena movediza).
Incumplimiento de las condiciones de estabilidad
Colocar un dentellón o diente que se incruste en el suelo, de tal manera que la fricción suelo–muro cambie en parte por fricción suelo-suelo, generando empuje pasivo frente al dentellón. Se recomienda colocar el dentellón a una distancia 2D medida desde el extremo de la puntera.
Incumplimiento de las condiciones de estabilidad
Aumentar el tamaño de la base, para de esta manera incrementar el peso del muro y la fricción.
Hacer uso del empuje pasivo Pp, su utilización debe ser objeto de consideración, puesto que para que éste aparezca deben ocurrir desplazamientos importantes del muro que pueden ser incompatibles con las condiciones de servicio suelo de fundación–muro.
La fuerza de roce adicional lograda por el uso del dentellón, no puede ser mayor que el empuje pasivo generado frente él.
Si el muro de contención se apoya sobre un suelo rocoso, el uso del dentellón resulta ser un medio muy efectivo para generar resistencia adicional al deslizamiento.
Ejercicio
Calcular los factores de seguridad con respecto a volteo, deslizamiento y capacidad de carga.
