1. UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERA ESCUELA DE
GEOLGICA DEPARTAMENTO DE GEOMECANICA MUROS Integrantes: CHAVARRI
YUSMEIRI MARQUEZ MAYELA ZAMBRANO GISELL
2. Mrida, 14 de julio de 2015 INTRODUCCIN Los muros de gravedad
y contencin han existido siempre y para construirlos se han tomado
en cuenta importantes variables, como la conveniencia de su
utilizacin, las condiciones originales del terreno, la ubicacin del
mismo, costo esfuerzo y tiempo. Se han utilizado materiales
tradicionales como el concreto armado; pero la evolucin social
necesita aprovechar mejor del tiempo con la celeridad de la
construccin y dadas las circunstancias econmicas contemporneas, hay
necesidad de aprovechar mejor los recursos mediante la optimizacin
de su uso y la bsqueda de nuevas tecnologas. El ahorro de estos dos
elementos: tiempo y dinero, ha llevado a la bsqueda de nuevos
materiales de construccin que satisfagan las mencionadas
expectativas. Precisamente, para alcanzar estos objetivos, se
considera conveniente la utilizacin de geosintticos como muros de
gravedad, tierra armada, anclajes, aptos para cumplir la funcin que
de ellos se espera para alcanzar la prolongada duracin, para ser
realizados en el menor tiempo posible y con una inversin monetaria
ms reducida. Los materiales y mtodos de estabilizacin han
despertado gran inters en la construccin actual porque adems de las
ventajas de orden econmico y de tiempo, ofrecen maleabilidad,
variedad de usos y aplicaciones, calidad y resistencia a la
degradacin biolgica y qumica. Un aspecto esencial para la
comprobacin de un muro, con sus condiciones de contorno, es la
estimacin de los empujes (activos y pasivos) en funcin de la
configuracin del propio muro, de las caractersticas y condiciones
del terreno y de las acciones que le afecten segn el caso. En los
apartados siguientes se explicarn las diferentes teoras de obtencin
de empujes (activos y pasivos) con distintas posibilidades en
cuanto a condiciones de contorno as como planteamientos especficos
segn tipologas estructurales varias. Al final del tema se har
especial nfasis en la vertiente ms prctica del diseo y construccin
de estructuras de contencin.
3. MUROS Los muros son estructuras de ingeniera muy antiguas,
que seutilizan para contener el terreno, ganar espacio en taludes o
crearniveles en el desarrollo de terrenos con
pendiente.Modernamente se ha establecido una diferencia entre los
muros,hoy en da se habla de muros de gravedad, muros de concreto
armado,muros de tierra armada y muros de gaviones armados. MUROS DE
CONTENCION Estructuras, capaces de contener o soportar las
presiones laterales o empujes de tierra generadas por terrenos
generadas naturales o rellenos artificiales. As mismo son elementos
constructivos que cumplen la funcin de cerramiento, soportando por
lo general los esfuerzos horizontales producidos por el empuje de
tierras. En otros tipos de construccin, se utilizan para contener
agua u otros lquidos en el caso de depsitos. Un muro de contencin
no solo soporta los empujes horizontales trasmitidos por el
terreno, debe tambin recibir los esfuerzos verticales trasmitidos a
pilares, paredes de carga y forjados que apoyan sobre ellos. La
mayora de los muros de contencin se construyen de hormign armado,
cumpliendo la funcin de soportar el empuje de tierras, generalmente
en desmontes o terraplenes, evitando el desmoronamiento y
sosteniendo el talud. CLASIFICACION DE LOS MUROS DE CONTENCION. 1.-
DE ACUERDO A SU DISEO: Muros con Taln y Puntera: para construir
este muro es necesario sobrepasar la lnea de edificacin, a nivel de
los cimientos. Muros sin Taln: por lo general al construirlo
resulta con un aumento de dimensin en la puntera de la zapata.
Muros con Taln: en el primer caso, necesitan sobrepasar la linea de
edificacin. El resultado es similar al muro sin taln, pero trabaja
de otra manera; esta es la mejor solucin ante inestabilidades por
posible vuelco. 2.- DE ACUERDO A SU FUNCION: Contencin de tierras:
cuando el muro se destina a contener slidos, stos por lo general
son tierras; la impermeabilizacin y el drenaje son dos aspectos
importantes para controlar el paso de agua del terreno hacia el
interior de la edificacin. Contencin de lquidos: para esta funcin
es necesario conseguir la continuiad del hormign a fin de lograr
una buena impermeabilizacin. Para ello se efecta un vibrado con un
control adecuado, para evitar huecos y juntas.
4. 3.- DE ACUERDO A SU FORMA DE TRABAJO: Muros de contencin por
gravedad: soportan los empujes con su peso propio. Los muros
construidos con hormign en masa u hormign ciclpeo, por ser ms
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 contencin de gran volumen, se realiza de poca altura y con una
seccin constante; aunque tambin existen los de tipo ataluzados o
escalonados. Muros de contencin ligeros (a flexin): cuando el muro
trabaja a flexin podemos construirlo de dimensiones ms livianas.
Dado que aparecen esfuerzos de flexin, la construccin se efecta con
hormign armado, y la estabilidad est en relacin a la gran
resistencia del material empleado. El diseo del muro debe impedir
que flexione, ni produzca desplazamientos horizontales o vuelque,
pues debido a los empujes, el muro tiende a deformarse. En la
flexin aparecen esfuerzos de traccin y compresin. Por ello existen
formas particulares para disponer las armaduras en estos muros.
OTROS TIPOS DE MUROS DE CONTENCION Muros de mamposteras de piedras.
Muros de concreto ciclpeo. Gaviones Tablestacados. Muro pantalla.
Muros prefabricados. Pantallas o muros anclados. Muros en voladizos
de concreto armado. Muros con contrafuertes. MUROS DE GRAVEDAD. Son
estructuras donde el peso propio es responsable por soportar el
empuje del macizo a contener. Mecnicamente el peso W del muro
aplicado en el centro degravedad de la estructura genera un momento
estabilizante ME = W x e,que debe ser mayor que el momento volcante
provocado por el empujedel terreno que protege. El cociente entre
estos dos valores se conocecomo Factor de Seguridad FS,
universalmente se considera FS > 1.5, para que la estructura sea
estable. Los muros de gravedad pueden serde concreto sin armar, de
piedras en arreglos horizontales cementadas,de concreto ciclpeo o
de gaviones. Muros de piedra en arreglos horizontales: los
encontramos en las obras de arte de las viejas carreteras de
principios del siglo 20 y consistan en ordenados arreglos de rocas
de forma prismtica, colocadas horizontalmente e incipientemente
cementadas con mezclas de cal y arcillas de sitio, o mezclas de
suelos con cemento en perodos
5. ms recientes. En las carreteras maracay - ocumare de la
costa, choron -maracay y la carretera vieja valencia-puerto
cabello, todava podemos observar estas rudimentarias, pero
extraordinarias obras del ingenio humano. La llegada masiva del
concreto permiti la construccin de los Muros de concreto ciclpeo:
son estructuras donde se vaca concreto fluido de baja resistencia y
posteriormente se colocan piedras brutas dentro de la masa, estas
piedras son cubiertas con una nueva capa de concreto fluido, que da
como resultado una estructura de gran resistencia. pasos en la
construccin de un muro ciclpeo los muros de gaviones son una versin
ms moderna de la ingeniera; su avance ha sido vertiginoso en los
ltimos aos con el desarrollo de las aleaciones de metales ms
resistentes al ambiente y el uso del plstico y el polipropileno de
alta densidad. Gaviones: un gavin es una cesta metlica, armada en
forma prismtica de dimensiones generales 1 x 1 x 2 1 x 1 x 3; el
alambre puede venir recubierto con pvc, una vez armada la cesta se
rellena con rocas, bsicamente prismticas densamente arregladas y
protegidas por tensores que mantienen la estructura a medida que se
van armando, la seleccin de la piedra y su colocacin dentro de la
cesta, en nuestra experiencia en campo hemos podido observar
asentamientos por reacomodo de la roca hasta 30 cm en una
estructura de 5 metros de altura. Desde el punto de vista clsico,
los gaviones se construyen segn dos tipos de arreglos: triangulares
y piramidales, la seleccin de cada tipo de muro depende bsicamente
de los siguientes factores: Tipo de terreno de apoyo. Tipo de suelo
a contener. Ubicacin y calidad de los materiales. Los muros de
piedra y los muros de concreto ciclpeo requieren un terreno de
apoyo firme y no susceptible a sufrir asentamientos por
consolidacin de las capas del suelo, esto es una condicin
indispensable. Recientemente se haca referencia a la durabilidad de
los muros de las carreteras construidas en la poca de Juan Vicente
Gmez destacando que los muros de piedra y concreto ciclpeo de estas
carreteras siempre se apoyaban sobre suelos muy duros y resistentes
en su mayora rocas que afloran en la cordillera. Los sistemas de
drenaje de los muros son rudimentarios pero eficientes; la mayora
de las carreteras son de montaa con vegetacin exuberante y con
abundantes enredaderas parsitas que se han convertido en factor
estabilizante de la estructura, en la actualidad tratamos con mayor
tecnologa imitar las bondades de estas obras practicando lo que
llamamos bioingeniera. La presencia de suelos arcillosos, algunos
de carcter expansivo han destruido estas mismas estructuras, lo que
habla claramente de la importancia de la calidad del terreno
de
6. apoyo. Los muros de gaviones son conceptualmente muros
flexibles, stos muros permiten ciertos asentamientos del terreno de
apoyo, que son absorbidos por su flexibilidad, que bsicamente forma
parte de la estructura de la calzada de la va, los muros de
gaviones en arreglos tradicionales deben mantener una zona de
seguridad o proteccin con la zona afectada por el trfico automotor.
Otro factor importante que debemos considerar es el suelo que
contiene el muro, los suelos granulares y los macizos rocosos
fracturados o meteorizados generalmente son permeables. Los suelos
granulares deben su permeabilidad a la gran cantidad de
intersticios entre su estructura granular y las rocas fracturadas y
meteorizadas a las discontinuidades que provocan las diaclasas,
fracturas y fisuras. Cuando se construyen muros para contener este
tipo de suelos y rocas, generalmente no hay movimiento de
materiales finos por la circulacin del agua a travs de los vacos
del suelo. Sin embargo, cuando tenemos suelos de grano fino como
arcillas y limos, el flujo del agua del suelo provoca el lavado de
finos y la formacin de canales que llamamos comnmente
tubificaciones y son las responsables de la destruccin de muchas
obras de arte en las carreteras nacionales, hay un detalle
importante de mencionar a las nuevas generaciones, ya que
constantemente omos hablar de las virtudes de la ingeniera de
principios de siglo y es que: han visto ustedes obras de ingeniera
vieja en suelos expansivos o dispersivos?, han perdurado estas
obras en los caminos y carreteras afectadas por este tipo de
suelos?. La experiencia del autor es que existe muy poca evidencia
de xito de los ingenieros de principio de siglo al tratar con
suelos de complejo comportamiento; por el contrario muchas obras de
ingeniera construidas en ciudades como coro y valle de la pascua
han tenido que ser reforzadas con tcnicas modernas de recalce de
fundaciones. Ubicacin y calidad de los materiales uno de los
principales problemas que comnmente se le presentan a los
ingenieros es la ubicacin de materiales y la calidad de stos. En la
regin central del pas, el acelerado crecimiento de la poblacin ha
provocado la creacin de muchas zonas de proteccin ambiental que
cada vez hacen ms difcil obtener materiales de buena calidad para
obtener materiales de una calidad aceptable es necesario
transportarlos desde lejanas canteras que hacen que el costo de
transporte sea superior al costo en s del material, es por esto que
muchas veces la verdadera seleccin del muro ms conveniente va a
depender de la disponibilidad en el sitio de los materiales para la
construccin de los muros. Cuando no es factible obtener materiales
en el sitio de buena calidad debemos recurrir a los muros de
concreto armado. Muros de tierra armada: La tierra armada es una
asociacin de tierra y elementos lineales capaces de soportar
fuerzas de tensin. Importantes; estos ltimos elementos suelen ser
tiras metlicas o de plstico. El refuerzo de tales tiras da al
conjunto una resistencia a tensin de la que el suelo carece en s
mismo, con la ventaja adicional de que la masa puede reforzarse
nica o principalmente en las direcciones ms convenientes. La fuente
de esta resistencia a la tensin es la friccin interna del suelo,
debido a que las fuerzas que se producen en la masa se transfieren
del suelo a las tiras de refuerzo por friccin.
7. Los muros de tierra armada son sistemas en los cuales se
utiliza materiales trreos como elementos de Construccin. La
estabilidad de un muro de retencin que se construya con tierra
armada debe comprender principalmente dos clases de anlisis. Un
muro de contencin de tierra armada est constituido por un suelo
granular compactado en el que se colocan bandas de refuerzos
horizontales y verticales a intervalos regulares. Por lo general
las bandas son de acero galvanizado, pero tambin pueden ser en
acero inoxidable, aluminio, plstico o materiales no biodegradables.
La estabilidad interna de la masa de tierra armada puede analizarse
por los mtodos de: Coulomb y Rankine. Teora de Rankine: Rankine
hace referencia a las variaciones de tensiones que se producen en
una masa de suelos, cuando se produce un relajamiento o un aumento
de la tensin horizontal; considera esos dos casos extremos e impone
ciertas condiciones de borde para un prisma elemental que se
encuentra dentro de una masa semi infinita. Las condiciones de
borde impuestas por Rankine para determinar la relacin entre
tensiones principales en cada estado, fundamentalmente son: 1- Masa
semi infinita y homognea. 2- Superficie horizontal del terreno. 3-
Superficie vertical del borde que admite desplazamiento. 4-
Tensiones de corte nulas en el contacto entre la superficie que se
desplaza y el suelo. No existe un caso prctico en el cual se
cumplan estrictamente con las condiciones de borde impuestas por la
teora de Rankine. El estudio terico de Rankine se caracteriza
entonces, como habamos dicho anteriormente, por dos estados lmites
de equilibrio plstico. El estado original del terreno se presenta
por un prisma elemental sometido a cierta profundidad a una presin
vertical v, igual al peso de la tapada de suelo que est por encima,
y que vale el producto de su peso unitario por la profundidad en la
cual se encuentra el elemento prismtico estudiado v = . z A esta
presin vertical v, le corresponde una tensin horizontal h. La
relacin entre ambas es un coeficiente K, que en el estado original
denominado estado de reposo se denomina K0. Si se permite que este
paramento vertical se traslade una cierta magnitud a presin
constante, se producir una reduccin de la presin horizontal. A
medida que nos desplazamos a presin constante, para cierto
corrimiento, toda la masa de suelo entra en equilibrio plstico;
cada punto llega al lmite de rotura, y en ese momento la relacin
entre las presiones horizontal y vertical se indica por el
coeficiente de empuje activo de Rankine, Ka. Este coeficiente es
entonces la relacin entre las tensiones principales, cuando por
disminucin de la presin horizontal toda la masa semi infinita de
suelo est al borde de la rotura, este es el primer estado lmite. Si
se corriera el paramento vertical hacia el lado contrario la presin
vertical prcticamente se mantendra constante, pero se producira
un
8. incremento de la presin horizontal. Tambin se llegara al
borde de la rotura, pero con una inversin de tensiones principales:
ahora la tensin horizontal sera mayor que la vertical. Es otro
estado lmite caracterstico de Rankine, para el cual la relacin
entre las dos presiones est dada por el coeficiente de empuje
pasivo, Kp. Teora de Coulomb: Otra teora que tiene aplicacin
prctica es la de Coulomb, completamente diferente a la de Rankine
en cuanto a su enfoque. Coulomb introduce una simplificacin
importante para calcular el empuje: supone que la superficie de
rotura se produce en el suelo, no a travs de lneas sino de planos.
La falla se producira entonces a travs de un plano potencial de
rotura, lo cual no es cierto de acuerdo a lo ya explicado, pero
permite calcular con rapidez el empuje. Por lo tanto, la teora de
Coulomb permite calcular problemas en los cuales el paramento no es
vertical, y la superficie de relleno tiene cualquier forma.
Introduce la superficie de rotura plana, y estudia el problema como
el equilibrio de una cua del suelo que falla, limitada de un lado
por el paramento, y del otro por una superficie plana. La resolucin
es por tanteos, buscando cul de todas las superficies planas
posibles conduce por ejemplo el empuje activo mximo que constituye
el valor ms desfavorable. Muros de Concreto Armado: Estn bsicamente
compuestos por dos losas de concreto dispuestas en forma de "L" o
"T " invertida de concreto armado Constituye otro tipo de muro que
contribuye notablemente a darle fortaleza a la estructura de una
edificacin y que se est utilizando frecuentemente en nuestro medio,
ms conocido como "placa".Al igual que los muros portantes de
albailera, las placas soportan las cargasssmicas. Sin embargo, a
diferencia de otros muros estructurales, son ms resistentes y ms
durables en el tiempo, si estn bien diseadas y bien construidas.Las
placas de concreto armado son consideradas como elementos
estructurales bidimensionales planos, es decir, su espesor es
pequeo en comparacin a sus otras dos dimensiones (largo, alto)
(Figura 1)
9. Es recomendable usar estas placas en los casos de viviendas
nuevas que tienen deficiencias de densidad de muros portantes de
albailera, en cualquiera de sus direcciones principales. Tambin las
placas se pueden usar en los casos de reparacin de viviendas que
han sido daadas por un sismo. Los materiales a utilizarse en la
construccin de estos muros son los siguientes: CONCRETO + FIERRO =
CONCRETO ARMADO. Recomendaciones Generales al momento de trabajar
con muros de Concreto Armado Las placas deben construirse
estrictamente de acuerdo a lo especificado en los planos
estructurales. b. Si la edificacin es de dos pisos o ms, las placas
deben ser coincidentes en todos los niveles (Figura 2).
10. c. Cuando se construyan placas de concreto armado que sean
colindantes a predios con muros de ladrillo o adobe, estos muros
del vecino no debern ser utilizados como encofrados para el vaciado
de la placa (Figura 3). d. No se debe colocar ninguna clase de
tubera (agua, desage, elctrico) ni accesorios dentro de la placa,
porque se debilita. e. Las especificaciones del refuerzo a
colocarse (dimetro de barras, cantidad, espaciamiento, numero de
capas), tanto vertical como horizontalmente, deben estar claramente
indicadas en los planos. f. El refuerzo vertical debe ingresar
totalmente en la cimentacin, respetndose un recubrimiento de 7.5
cm. g. Si la placa contina en los niveles superiores, no olvides
dejar las mechas con la longitud de empalme apropiado.(Cuadro 1).
h. Antes de vaciar el concreto, asegrate de que los dados estn bien
colocados, para darle el importante y necesario recubrimiento al
refuerzo de la placa (Figura 4).
11. En la preparacin del concreto debes tener cuidado con el
tamao de piedra chancada que vas a utilizar, de preferencia usa
solo de " (no debe estar mezclada con " y 1"), en especial cuando
se trate de placas delgadas (10 a 15 cm.). A fin de evitar la
formacin de cangrejeras, el concreto no debe ser muy seco pero
tampoco muy aguado, debe tener la fluidez apropiada
(consistencia(1)), para que se meta hasta el ltimo rincn del
encofrado. Puedes utilizar la siguiente mezcla por cada metro cbico
de concreto a preparar: k. Es sumamente importante que compactes el
concreto conforme vas haciendo el vaciado. l. Debes realizar el
curado del concreto luego de desencofrar, lo puedes hacer
humedecindolo constantemente con agua (mnimo 3 das) o utilizando
aditivos (Figura 5).
12. m. Tu encofrado no debe permitir la fuga de la lechada de
cemento(2), ya que deteriora la calidad del concreto. n. A fin de
que la placa tenga un espesor uniforme, asegrate de usar
templadores, ya que la fuerte presin del concreto fresco sobre el
encofrado lo empuja hacia fuera. Esta presin puede hacer colapsar
al encofrado (Figura 6). . Debes apuntalar el encofrado para
proporcionarle estabilidad (Figura 6). o. Verifica el aplomado.
ASPECTOS GENERALES PARA CALCULAR LA ESTABILIDAD DEL MURO. Es de
suma importancia para el clculo del empuje activo sobre los muros,
el tener la seguridad de que no existirn presiones hidrostticas en
el parmetro interior del mismo, ya que ello podra llegar a
quintuplicar el valor del empuje activo. Para ello tenemos que ser
cuidadosos al disear el sistema de drenaje que nos evite este
incremento de presiones. El agua puede acceder al parmetro interno
del muro, fundamentalmente de dos maneras; la primera es por un
aporte directo de la napa de agua o por un ascenso fuera de lo comn
de la misma, la segunda se produce por el aporte pluvial en la
superficie del terreno natural
13. que se filtra a travs de un relleno permeable, (rellenos
por refulado) o por las grietas de desecacin que comnmente se
observan en la superficie de los rellenos cohesivos, sobre todo en
la cercana del muro y paralelas a la lnea de coronamiento. Para
evitar la acumulacin del agua, en estos casos debemos disear un
sistema de drenaje que nos asegure un rpido escurrimiento de las
mismas ya sea por gravedad hacia el parmetro externo del muro o por
gravedad o bombeo mediante tubos colectores hacia otros sectores de
la obra. Ejercicios sobre Muros. Ejemplo 1.
14. Ejemplo 2 Ejemplo 3
15. Ejemplo 4
16. Ejemplo 5
17. Ejemplo 6.
18. Ejemplo 7.
19. Ejemplo 8.
20. CONCLUSION Los muros de tierra armada son mazacotes de
terreno en los que se introducen armaduras metlicas con el fin de
resistir los movimientos. Con ello se consigue que el material
trabaje como un todo uno. La importancia de esta armadura consiste
en brindarle cohesin al suelo, de modo de actuar disminuyendo el
empuje de tierra que tiene que soportar el muro. La fase
constructiva es muy importante, ya que se tiene que ir compactando
por capas de pequeo espesor, para darle una mayor resistencia al
suelo. Se le suelen colocar escamas (planchas de piedra u hormign),
sin fin estructural alguno, sino para evitar que se produzcan
desprendimientos. Un muro de suelo reforzado es un muro de tierra
armada en que se sustituyen las armaduras metlicas, por geotextil.
Es una solucin ms barata, a pesar de que ser menos resistente. Los
mtodos de estabilizacin de suelos deben emplearse cuando existe la
amenaza de que se desarrollen en el terreno fuerzas mecnicas
peligrosas de traccin o compresin. En tales casos, se necesita
inmediatamente una estabilizacin a fondo del suelo. Los muros de
contencin 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 excavacin, corte o terrapln est
restringido por condiciones de propiedad, utilizacin de la
estructura o economa. Los muros de contencin tienen como finalidad
resistir las presiones laterales empuje producido por el material
retenido detrs de ellos, su estabilidad la deben fundamentalmente
al peso propio y al peso del material que est sobre su fundacin.
Los muros de contencin se comportan bsicamente como voladizos
empotrados en su base. En general los empujes son producidos por
terrenos naturales, rellenos artificiales o materiales almacenados.
Los muros de tierra armada son mazacotes de terreno en los que se
introducen armaduras metlicas con el fin de resistir los
movimientos. Con ello se consigue que el material trabaje como un
todo uno. La importancia de esta armadura consiste en brindarle
cohesin al suelo, de modo de actuar disminuyendo el empuje de
tierra que tiene que soportar el muro. La fase constructiva es muy
importante, ya que se tiene que ir compactando por capas de pequeo
espesor, para darle una mayor resistencia al suelo. Se le suelen
colocar escamas (planchas de piedra u hormign), sin fin estructural
alguno, sino para evitar que se produzcan desprendimientos. Un muro
de suelo reforzado es un muro de tierra armada en que se sustituyen
las armaduras metlicas, por geotextil. Es una solucin ms barata, a
pesar de que ser menos resistente.
21. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
http://es.wikipedia.org/wiki/Muro_de_contenci%C3%B3n.
http://www.concretonline.com/index.php?option=com_content&view=article&id=2356
&catid=55:articulos-tecnicos&Itemid=38.
http://www.concretonline.com/index.php?option=com_content&view=article&id=235
6&catid=55:articulos-tecnicos&Itemid=38. LUIS I. GONZALES
DE VALLEJO, Ingeniera geolgica ( 2002) Madrid Espaa.